铸铁件的针孔缺陷VIP免费

1铸铁件的针孔缺陷中国铸造协会李传栻针孔是铸铁件生产中常见的一种铸造缺陷，其尺寸不大，但往往在机械加工时发现，导致铸件报废，造成的经济损失却不小。针孔虽不算是严重的缺陷，但发生的频次很高，多年来都是困扰铸铁行业的问题之一。20多年前，美国铸造师学会(AFS)曾对此组织过专题研究。近几年，日本的一些知名的铸造企业，如久保田、爱新高丘、7^3^等，也相继将这一问题列为课题，对缺陷的特征、产生的原因和防止方法进行了比较深入的研究和探讨。最近，美国的SeymourKatz又在AFS以前研究工作的基础上，提出了一些新的看法。目前，我国各种铸铁件的产量大约是美国的2.1倍、日本的3.9倍，铸铁行业中，每年因针孔缺陷造成的损失，汇总起来是十分可观的。但是，迄今仍未见有任何企业或研究单位重视这样的“小问题”对其进行研究和探讨，而修补这类缺陷的小设备却在全国到处都卖得很火。面对这种状况,对照一下我们和他人应对这一问题的作为，难道还不足以发人深省？以下，笔者根据多方面的研究报道，对有关铸铁件针孔缺陷的一些问题作简要的介绍，希望能引起业界同仁的关心。一、针孔缺陷的特征针孔是不外露的皮下气孔，多见于铸件上部、铸型中金属液流前沿的汇集处，在一个铸件上出现的数量可少、可多。针孔是析出性气孔的一种，金属液凝固时，气体在其中的溶解度降低，在具备气泡生核、长大的条件时，就会析出，成为针孔。造成针孔的气体，因铸铁的成分和铸型的条件而异，最常见的是由氢或氮形成的，而且多数情况下是以析出氢为诱因，然后氮向已形成的气泡中扩散。在铁液中含氧量高的情况下，也可能在凝固过程中发生碳氧反应析出CO而造成针孔。还有另一种可能：铁液在浇注过程中表面被二次氧化，产生FeO和其他氧化物，形成氧化性熔渣，熔渣再与铸铁中的碳反应而析出CO。因析出氢而造成的针孔，或氢、氮同时析出所造成的针孔，多呈球状或梨状，尺寸大体上在0.5〜3mm之间。因析出氮或CO而造成的针孔，可以是球状或梨状，也可能沿奥氏体枝晶的晶界析出呈裂缝状，如图1所示。图1沿與氏怵枝甜齢界析出的裂缝状气孔按针孔内的表面特征，大体上有以下4种情况。1、孔内表面上有碳膜(也有人称之为石墨膜)因析出氢而造成的针孔，以析出氢为诱因、同时析出氢和氮而造成的针孔，孔内表面2上大都覆盖有不很完整的碳膜，有时还可见到枝状晶。碳膜是在气泡形成后由附近金属中所含的碳向其中扩散而形成的，因此，针孔内有碳膜时，针孔周围的金属组织中往往没有石墨。2、氧化型针孔铁液中氧含量较高，或铁液在浇注、充型过程中二次氧化程度较高，或铁液与铸型中的水分反应生成了较多的FeO时，由于FeO和铁液中所含的碳反应而析出CO,也可以造成针孔。这种针孔的内表面基本上见不到碳膜，有时可见到氧化膜。如果是因金属－铸型界面处FeO含量增多而造成的针孔，则缺陷位于表皮以下，呈球状或梨状。如果亚共晶铸铁析出奥氏体枝晶时，枝晶附近铁液中的FeO浓度高，与碳反应产生CO,则生成的气孔可能沿晶界析出，形状类似于图1所示的裂缝状。3、内表面有熔渣有时，针孔內表面上有熔渣模样的夹杂物，这类夹杂物是由氧化物、硫化物和硅酸盐等构成的。针孔往往是由夹杂物中的氧化物与铁液中的碳反应生成CO,并在夹杂物处生核而形成的。这类针孔也是氧化型针孔。4、针孔内有铁粒浇注过程中，金属液在浇注系统中发生紊流、飞溅而产生的铁粒，往往会被裹在液流中。铸件凝固时，铁粒表面的氧化膜可能与铁液中的碳反应而造成针孔，铁粒附近金属液中的气体也易于依附铁粒生核、长大。但也可能有这样的情况：气孔中的“铁粒”并非在浇注系统中形成的，而是在气孔形成后，由奥氏体枝晶间的低熔点偏析物渗入气孔中形成的。这种情况下，观察针孔附近铸件的显微组织时，可能见到晶粒边界处有偏析物流向针孔后留下的空隙。二、影响针孔形成的一些因素铸铁件针孔缺陷的形成取决于多种因素，如铸铁的化学成分、铸型的特点、浇注温度、浇注系统和排气孔的设置等，虽然在这方面已经进行过大量的研究工作，但是，迄今为止，对于形成针孔的机制，仍在探求之中。在生产经验和研究工作的基础上，对影响针孔形成的一些主要因素，可...