Характеристики и меры профилактики осадков пор в сером чугуне

1. Характеристики осаждения пор в сером чугуне

Пористость осадков в серого чугунных частей является распространенным и специфическим дефектом литья. В основном это вызвано резким снижением растворимости газов (в основном водорода и азота), растворенного в расплавленном железе во время процесса охлаждения и затвердевания, которые не могут быть полностью высвобождены и осаждаются в форме пузырьков и остаются внутри литья. Основные характеристики осажденных пор заключаются в следующем:

а Характеристики местоположения: в основном встречаются в горячих точках, толстых и больших участках или основных областях конечного затвердевания отливок: эти области имеют медленную скорость затвердевания, обеспечивая более достаточное время для эволюции газа, накопления и роста. Часто внутри литья (вдали от поверхности): хотя иногда близко к поверхности, он обычно расположен во внутренней или центральной области толщины листовой стенки, в отличие от подкожных пор, которые близко прилипают к коже. Обычно держитесь подальше от системы стробирования и стояков: поскольку зона стробирования подъема укрепляется позже и имеет более низкое давление, газ с большей вероятностью мигрирует и убегает в эти районы. Поры осадков с большей вероятностью образуются в изолированных горячих узлах вдали от этих «выхлопных каналов».

беременный Характеристики формы и размера: форма: небольшие отверстия, которые в основном являются круглыми, эллиптическими или в форме слез. Если несколько пузырьков собираются на фронте затвердевания и растут вдоль дендритов, они также могут сформировать червя, как головастик или нерегулярные формы, распределенные по границам зерна. Размер: обычно относительно маленький, с диаметрами диаметром от 0,5 до 3 мм. Но это также может быть больше, особенно на толстых и больших участках. Внутренняя стена: гладкая, чистая и блестящая (как зеркало), которая является одной из наиболее типичных характеристик осажденных пор. Поскольку пузырьки образуются внутри расплавленного железа, их стены вступают в прямой контакт с жидким металлом без окисления или загрязнения.

в Характеристики распределения: изолированное или небольшое кластерное распределение: может появляться индивидуально, но чаще, несколько или более устьиц собираются вместе, образуя местные небольшие кластеры. Они обычно не рассеиваются или равномерно распределены (что является случаем, когда содержание растворенного газа чрезвычайно высокое). Разбросанный, но относительно сконцентрированный в месте: в пределах толстой и большой зоны поперечного сечения или горячей точки могут быть несколько разбросанных газовых пор.

дюймовый Отличительные особенности от других пор: отличие от инвазивных пор: инвазивные поры обычно больше и нерегулярны, с грубыми и окисленными внутренними стенами и могут содержать шлак (потому что газ исходит от внешних источников, таких как влажность песка, разложение краски и т. Д., А вторжение газа может нести шлак). Инвазивные поры часто расположены на верхней поверхности отливок или вблизи поверхности полости плесени/песчаного ядра. Разница от подкожных пор: подкожные поры расположены под поверхностью литья (1-3 мм) и имеют в форме иглы или удлинены, иногда обнаруженные только после обработки или очистки. Образование подкожных пор часто связано с химическими реакциями на поверхности расплавленного железа (например, Feo+C -> Fe+CO), и на внутренней стенке также может происходить окисление. Разница от реактивных пор: реактивные поры (такие как поры СО, продуцируемые реакциями углерода), обычно имеют окисленный цвет (синий или темный) на внутренней стенке, с более нерегулярной формой и часто сопровождаются шлаком или включениями.

эн. Связанные характеристики причинах образования: тесно связано с исходным содержанием газа в расплавленном железе: расплавленное железо с высоким содержанием водорода и азота с большей вероятностью продуцирует поры осадков. Тесно связанные со скоростью затвердевания: более толстые и медленные зоны охлаждения имеют более высокий риск. Связанные с обработкой с расплавленным железом: использование влажных, коррозированных и маслянистых материалов печи, влажных инокулянтов/сфероидийров, чрезмерного перемешивания и высоких температур перегрева расплавленного железа (увеличение всасывания) могут увеличить тенденцию к порциям осадков. Краткое описание ключевых точек идентификации: Местоположение: толщина литья, большой поперечный сечение, горячая точка и ядро. Форма: в основном круглый/овальная/слезая в форме, или в форме червя. Внутренняя стена: гладкая, чистая и блестящая (самая важная особенность!). Размер: малый до среднего, обычно менее 3 мм. Распределение: изолированные или небольшие кластеры, сконцентрированные в местных районах. Определение этих особенностей имеет решающее значение для точного определения типа пористости, отслеживания основной причины дефектов (таких как сырье, процессы плавления, обработки инокуляции, температуры наличия, конструкции литья) и разработка эффективных профилактических мер. Измерение содержания газа (особенно содержание водорода) расплавленного железа, как правило, является ключевым этапом проверки при подозрении, что это образование пор.

Откуда берется газ из осадных пор в сером чугуне? Газ в полях серого чугуна в основном исходит от газа, растворяемого в расплавленном железе во время таяния и заливки. Эти газы осаждаются из -за резкого снижения растворимости во время охлаждения и затвердевания расплавленного железа. Механизм его генерации и растворения включает в себя сложные физические и химические процессы, при этом основными газами являются водород (H ₂) и азот (n ₂), а также небольшое количество, включающее угарный угарный газ (CO).

Основные источники и процессы растворения этих газов следующие:

а Источник и механизм генерации основного газа

а 1. Водород (H ₂) - Основной источник развитых газов: влажность и масло в материалах печи: материалы влажной печи (свиноводная железа, ломка, переработанные материалы), ржавчина (Fe ₂ ∝ · Nh ₂ O), масло или органическое вещество (такие как резание масла, пластмассы). → MC+(n/2) H ₂ Водяной пары в плавильном среде: влага в влажных расплавленных печи, нежных ковша, инструменты или покрытия. Атмосфера печи: атмосфера, содержащая H ₂ O, генерируется сжиганием топлива (например, природное газ, коксовая печь). Поглощение влажности инокуляторов/добавок: инокуляты или сплавы, такие как ферросиликон и ферроманганец, поглощают влагу из воздуха. Механизм растворения: железо может растворять газ водорода, когда он находится в высокотемпературном жидком состоянии. При высоких температурах растворимость относительно высока (до 5-7 ч/млн при 1500 ℃), но во время затвердевания растворимость резко падает примерно до 1/3 ~ 1/2 (почти нерастворим в твердом состоянии)

а 2. Азот (N ₂) - важный источник, особенно в материалах с высоким содержанием азотной печи. Источник: азотсодержащий сплавы/материалы для печи: лом-сталь (особенно сплавная сталь), азотсодержащий свиной железо, азот в карбурзерах. Азот в газе печи: около 78% воздуха составляет n ₂, что вдыхается, когда расплавленное железо подвергается воздействию воздуха или перемешивается в электрических дуговых печи или индукционных печи. Смоляция песка/покрытия разложение: фурановые и аминообразующие средства, разлагающиеся с образованием, содержащими азотные газы (такие как NH3) HCN). Растворимость значительно уменьшается во время затвердевания (твердое растворимость чрезвычайно низкая).

а 3. Моноксида углерода (CO) - вторичный, но, возможно, включающий источник: углерод (C) в расплавленном железе реагирует с растворенным кислородом (O) или оксидами (например, FeO): (Примечание: пузырьки CO обычно образуют реактивные поры, а не атипичные поры осадков, но могут костинизировать в определенных условиях).

3. Как предотвратить и контролировать возникновение дефектов газовых пор: стратегия профилактики: отключение источника газа+способствуя побегу

а Строго контролируйте материал печи и среду плавления: материал печи сухой, без ржавчины и без масляных пятен. Полностью высушите ковш и инструменты (> 800 ℃). Избегайте чрезмерного перегрева (> 1500 ℃) и длительной изоляции.

беременный Оптимизировать обработку с расплавленным железом: Инокулянт/сплав до запека (200 ~ 300 ℃). Используйте песок с низким содержанием азота или армированный литья песка для выхлопных газов.

в Выхлопная выхлопа процесса: установите холодное железо для ускорения затвердевания в толстых и больших площадях. Разумно спроектируйте подъездной и выхлопной канал, чтобы облегчить миграцию газа в сторону стояка.

дюймовый При необходимости выполните дегазационную обработку: введите инертный газ (например, AR), чтобы управлять водородом, или добавить дегазационный агент (например, сплав с редкоземелью).

Резюме: газ, который осаждает поры в сером чугуне, по существу, H ₂ и N ₂ растворен во время плавления расплавленного железа, происходящего из влажных/азотированных материалов печи, газа печи и ненадлежащей работы. Во время затвердевания перенасыщение одышается из -за внезапного снижения растворимости и в конечном итоге захватывается дендритами, образуя гладкие круглые поры на внутренней стенке. Контроль растворения исходного газа и оптимизация процесса затвердевания являются ключом к вылечению проблемы.