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鑄鐵件的針孔缺陷-全文預覽

2025-08-26 17:57 上一頁面

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【正文】，就具有析出氫、形成氣泡的內部條件。為了探求鋁的這種作用的機制，Wallace等對不同條件的液態鑄鐵進行了表面張力的測定。要特別說明的是：澆注前往鐵液中加入的鋁，其作用與鐵液經熔煉過程后其中殘留的鋁有很大的差別，因為殘留鋁含量的測定值中包括一些鋁的氧化物，其活性要低得多。總體而言，～%之間、～%之間，提高硅含量可使鑄件產生針孔缺陷的傾向略有降低，但影響并不明顯。除薄壁鑄件凝固較快、金屬吸氣較少外，組織中碳化物較多也是導致針孔缺陷較少的原因。一般的規律是：用粘土濕砂型時，提高澆注溫度易導致鑄件產生針孔；用含氮的樹脂砂型時，提高澆注溫度則有利于減少針孔缺陷。澆注溫度較高，鐵液在鑄型中吸收氣體較多，這是有利于產生針孔的因素。在采用粘土干型澆注的條件下，球墨鑄鐵件與灰鑄鐵件出現針孔的概率基本相近。因此，在鑄型中金屬液流前沿匯集處，各種氣體的含量都高，是最易于產生針孔的部位。這是有利于產生針孔的外部條件。（1）鑄型－金屬界面處形成一層硬皮后最有利于形成針孔鐵液開始凝固時，先在鑄型－金屬界面處結晶，形成一層硬皮，晶粒的析出使固－液相界面處液相中的氣體含量增高，同時還有自鑄型吸收的氣體。即使新相（氣泡）已經生核，其長大也需要能量，而且只有在尺寸超過某一臨界值后才能繼續長大。低熔點的熔渣極易成為攜帶FeO的載體，在具備氣泡在液相中生核的條件時，其中的FeO就與鐵液中的碳反應，生成CO，造成氧化型針孔。用樹脂自硬砂造型時，采用尿烷樹脂或含氮量較高的呋喃樹脂作粘結劑，也是可能是導致鐵液中氮含量增高的因素。冷芯盒工藝制芯所用的尿烷樹脂，第一組分中不含氮，第二組分（聚異氰酸酯）中含氮。（2）氮在正常的熔煉條件下，鐵液中的氮含量（質量分數）一般不超過10010－4 %，不會以氣泡的形態析出。氣體在鐵液中的溶解度的上限，決定于鑄鐵的成分、溫度和環境中相應氣體的分壓。在生產經驗和研究工作的基礎上，對影響針孔形成的一些主要因素，可作如下的分析。鑄件凝固時，鐵粒表面的氧化膜可能與鐵液中的碳反應而造成針孔，鐵粒附近金屬液中的氣體也易于依附鐵粒生核、長大。內表面有熔渣有時，針孔內表面上有熔渣模樣的夾雜物，這類夾雜物是由氧化物、硫化物和硅酸鹽等構成的。氧化型針孔鐵液中氧含量較高，或鐵液在澆注、充型過程中二次氧化程度較高，或鐵液與鑄型中的水分反應生成了較多的FeO時，由于FeO和鐵液中所含的碳反應而析出CO，也可以造成針孔。因析出氮或CO而造成的針孔，可以是球狀或梨狀，也可能沿奧氏體枝晶的晶界析出呈裂縫狀，如圖1所示。造成針孔的氣體，因鑄鐵的成分和鑄型的條件而異，最常見的是由氫或氮形成的，而且多數情況下是以析出氫為誘因，然后氮向已形成的氣泡中擴散。但是，迄今仍未見有任何企業或研究單位重視這樣的“小問題”，對其進行研究和探討，而修補這類缺陷的小設備卻在全國到處都賣得很火。20多年前，美國鑄造師學會(AFS)曾對此組織過專題研究。針孔雖不算是嚴重的缺陷，但發生的頻次很高，多年來都是困擾鑄鐵行業的問題之一。目前，、鑄鐵行業中，每年因針孔缺陷造成的損失，匯總起來是十分可觀的。針孔是析出性氣孔的一種，金屬液凝固時，氣體在其中的溶解度降低，在具備氣泡生核、長大的條件時，就會析出，成為針孔。因析出氫而造成的針孔，或氫、氮同時析出所造成的針孔，多呈球狀或梨狀，～3mm之間。碳膜是在氣泡形成后由附近金屬中所含的碳向其中擴散而形成的，因此，針孔內有碳膜時，針孔周圍的金屬組織中往往沒有石墨。如果亞共晶鑄鐵析出奧氏體枝晶時，枝晶附近鐵液中的FeO濃度高，與碳反應產生CO，則生成的氣孔可能沿晶界析出，形狀類似于圖1所示的裂縫狀。針孔內有鐵粒澆注過程中，金屬液在澆注系統中發生紊流、飛濺而產生的鐵粒，往往會被裹在液流中。二、影響針孔形成的一些因素鑄鐵件針孔缺陷的形成取決于多種因素，如鑄鐵的化學成分、鑄型的特點、澆注溫度、澆注系統和排氣孔的設置等，雖然在這方面已經進行過大量的研究工作，但是，迄今為止，對于形成針孔的機制，仍在探求之中。當液相中氣體含量超過其溶解度后，就可能以氣泡的形式析出。如果鑄型中含有水分，在高溫下，液態鑄鐵中的Fe、Al、Mg、Mn等元素使水還原而釋放氫，鐵液中的氫含量就可能大幅度提高，具備析出氣體的條件。如果用尿烷樹脂冷芯

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