铸造基本知识

2019-12-151教育训练教材一.A各化学元素的作用及控制范围。1．碳硅碳硅比（碳当量）灰铸铁的含碳量大多在2.6%-3.6%，含硅量在1.2%-3.0%，碳硅都是强烈的促进石墨化的元素。可用碳当量CE（CE%=C%+1/3（P+SI）%）来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。提高CE值促进石墨片变粗，数量增加，强度和硬度下降。降低CE值可减少石墨，细化石墨，但回导致铸造性能降低，铸件断面敏感性增大，铸件应力增大，硬度上升，加工困难。CE值较低时，适当提高SIC。强度性能会有所提高，但要注意缩松倾向增加和铁素体减少。CE值提高时，提高CSI反使强度下降，但没有减少反白口的倾向。球铁中碳促进石墨化，减少白口，既减少渗碳体珠光体，增加铁素体，降低硬度，改善加工性能。2.锰和硫普通灰铸铁的锰含量在0.4%-1.2%，硫含量在0.02%-0.15%。锰和硫都是稳定碳化物，阻碍石墨化的元素，只要防止铁水氧化，正确使用孕育剂防白口的能力，锰量增加不仅增加并能细化珠光体。为确保孕育剂的孕育效果，灰铸铁硫含量一般不低于0.05%-0.06%，硫与镁稀土亲和力很强，由于硫的消耗作用使有效的残留球化元素含量过低则降低球化率。硫还促进形成夹渣，皮下气孔。3.磷灰铁铸件的含磷量一般小于0.20%，磷可提高灰铸铁的耐磨性和硬度，随着磷的提高，韧性和致密性降低，磷量高往往是铸件冷裂的原因。磷可促进白口化元素增加，4.铬（CR）铬能强烈形成碳化物，稳定珠光体，降低韧性塑性，提高强度硬度。5.钼强烈形成碳化物，稳定并细化珠光体。6.钛TI0.2%能促进石墨化，稀土含量不足以抑制钛的反球化作用时，能降低球化率，严重降低力学性能。7.锡稳定珠光体并增加珠光体强度，锡阻碍球化，不得超过0.1.%。8.锑微量锑可细化石墨，改善石墨形态，抑制厚大断面出现碎快石墨。强烈稳定珠光体，少量SB与MN复合添加可改善铸态强度。B.基体组织在铸铁中的作用1.铁素体改善韧性塑性，降低强度硬度，降低耐磨性，加工性良好。2019-12-1522.珠光体提高强度硬度，弥散度越高，力学性能就越好，韧性降低。3.渗碳体提高硬度，恶化钢性塑性，容易引起脆性，对强度也有不良影响，呈分散状时提高铸件耐磨性。二...球化剂接种剂成分作用加入方法造成不良现象及检测方法.1.成分球化剂:在使铸铁中的石墨结晶成为球状而加入铁水中的添加剂叫球化剂，主要成分是稀土镁钙。有良好的干扰脱硫,抗球化衰退,提高石墨圆整度，RE:1.5%-2.5%SI:40%-50%CA:2.0%-2.5%AL:1.2%MG:4.5#4.5%-5.0%5.5#5.5%-6.0%接种剂:浇注阶段，将少量的材料加入溶融金属，促使形成结晶核心，一改善金属组织和物理力学性能的方法叫孕育剂。（材料指孕育剂）接种剂促进并细化珠光体的形成,促进石墨化,减少白口倾向,改善断面均匀性,控制石.墨形态,减少共晶石墨和共铁素体的形成,以获得中等大小的A形石墨SI:70%-75%BA:0.5%1.5%CA:1.0%-3.0%1.加入方法覆盖剂接种剂球化剂2球化剂1注意事项:a..所有物料要干燥,无污染b铁水不能直接倒入球化室里c保证覆盖剂能把球化剂和接种剂全部盖上,d球化剂1为5.5球化剂,球化剂2为4.5球化剂.2.造成的不良现象和检测方法球化剂。抗干扰元素能力差，易形成夹渣缩松，皮下气孔的倾向加大。提高石墨圆整度，铁水倒入方向2019-12-153防止球化衰退。检测方法：炉前三角试样检查：铁水倒入试样砂型中，全部凝固后取出，表面呈暗灰色，底面朝下放如水中冷却，打断后观察断口。炉前快速金相检测：球化孕育拔渣取样凝固后做金相，在放大100倍显微镜下观察，但炉前金相检测，由于试样冷过快，石墨小，可以放大200倍进行观察，球化级别应高于铸件的球化级别。超声波声速法：超声波在铸件中的传播速度随球化率的提高而加快，由此可判断球化率。接种剂接种剂能游历渗碳体的消除，提高球化等级，提高单位面积上石墨数量。检测方法：控制孕育工艺质量的手段，通过炉前试样的断口的白口宽度，缩松程度可以间接对孕育效果作出评定。三.音速检测方法仪器使用方法.检测方法。1将音素试棒砂型两部分接触并磨平,对接整齐,固定用专用卡具.2卡尺调零,打开开关ON,卡尺两脚用均力并紧,按ZERO清零,因素仪打开按MODE使屏幕上显示PRBO,将甘油涂于测头上,与实验机金属片连接,显示PRBO消失时,调整归零.3.用卡尺测出试棒平行面被测位置的尺寸,按下VEL/THK转化键,使光标显示在THK位置,按↑∕↓键显示所测试棒的尺寸,在按VEL/THK键,使光标显示在VEL位置.4.将甘油涂于试棒被测位置上,将测头轻轻压紧在被测点上,屏幕上即显示出音素值.仪器使用方法：实际操作四.铸造常见不良现象形成原因及解决方法.典型铸造缺陷及其防止A球化不良和球化衰退缺陷特征宏观特征铸件断口为银灰色上分布芝麻状黑色斑点,其数量多、直径大，表明程度严重。全部呈暗灰色粗晶粒，表明完全不球化。金相组织集中分布大量厚片状石墨，其数量越多，面积率增加，表明程度越严重。完全不球化者呈片状石墨球化不良原因及防止措施原铁液含硫高、严重氧化的炉料中含有过量反球化元素；处理后铁液残留镁和稀土量过低。铁液中溶解氧量偏高是球化不良的重要原因。选用低硫焦炭、低硫金属炉料，必要进行脱硫处理；废钢除锈，检控制炉料急球化元素成分，必要时增加球化剂中稀土元素用量，严格控制球化工艺，防止球化处理失败球化衰退原因和防止措施高硫低温氧化严重的铁液经球化处理后形成的硫化物氧化物夹渣未充分上浮，体液覆盖不好，空气中的氧通过渣层直接进入铁业是有效的球化元素氧化并使活性氧2019-12-154增加是增加球化衰退的重要原因。铁液在运输倒包搅拌过程中镁聚集上浮逸出出被氧化，使有效残留球化元素减少造成球化衰退。B缩松和缩孔特征和产生原因缩孔：面积大而集中，形状不规则，表面粗糙。缩松：细小而分散，长分布在集中性缩孔的下方。1.球状石墨在铁液中析出，经球化处理后球状石墨就会立即在铁水中析出，并随着温度的降低，铁水中的石墨球逐渐长大，石墨析出和长大的过程，伴随有液态金属的膨胀。2.型壁移动，在共晶凝固期间，由于粥样凝固决定了逐渐表面的凝固层很薄，一致不能建立起足够强硬的凝固外壳，以抑制共晶凝固期间产生的石墨膨胀，致使铸型内壁向外移动，在铸型钢度不够的情况下，是铸型尺寸增大，由此导致缩松和缩孔的体积进一步增。防止措施：1铁液成分碳硅锰稀土镁含量必须适当，含碳量高，可是缩松和缩孔的倾向减小，过高会产生石墨漂浮对于壁薄件来说，碳硅含量低时，易产生游历碳化物，对于壁厚件，可采用较低碳量，适当增加硅量，锰易形成碳化物，容易形成缩松和缩孔，为此应适当降低锰含量2..浇注温度为防止缩松和缩孔，就要使液态收拾量减小。浇注温度低是有利的，但对壁薄件来说，容易出现碳化物，此时，采用冒口补缩却难以发挥作用，因此，适宜的浇注温度还取决于铸件结构和铸件薄厚。3浇注系统采用顺序凝固方式，对于铸件冒口冒口径，内浇道和横浇道的设计与安放以及外冷铁的设置和在必要时采用金属型等，均能防止缩松和缩孔。C皮下气孔铸件皮下2-3MM处均匀或蜂窝分布的球形，有圆球壮或针孔壮内壁光滑空洞。形成原因含镁铁水表面张力大，形成氧化膜，阻碍析出气体和侵入气体排出，滞留与皮下形成。气体主要从降温过程中镁水析出镁蒸汽，在冲型过程中镁水翻滚促其上升。铁水中的镁与铸型水分反应，镁使活性增大的镁与水反应。防止措施浇注温度不得低于1300℃，残留镁高时应提高浇注温度。采用开放式或多流道，使铁水平稳流入，避免在型腔内翻滚，避免铁液中有铅，球化处理后拔渣，提高铸型的透气性。D夹渣分布于型芯的下方，铸件死角，断面呈暗灰色，无光泽，深浅不一的夹杂物。形成原因球化反应时MGRE与OS反应形成夹渣。铁水温度低时，稀渣剂效果不好，渣上浮不充分，拔渣不清。防止措施形成一次渣是原汤S高，氧化严重，预防措施就是降低硫氧含量，提高温度。浇注系统设计使冲型平稳，把出现夹渣部位安排排渣口。放过滤片，防止一次渣流入。E反白口2019-12-155出现在铸件热节中心，断面为白亮块，有时界限分不清，呈方向性白亮针，常伴有缩松。形成原因最后凝固的热节中心偏析富积镁锰铬等白口化元素，石墨化元素硅因偏析而，增大该区残余铁液过冷，铁液中CRTE或稀土残留量过高。防止措施1.控制球墨铸铁中的SIMN含量不要过高，在保证球化条件下尽量减少残留镁和稀土量，必要时使用低稀土球化剂，防止炉料混入铬等强烈白口元素。2.在铸造工艺设计时，尽量消除铸件个部位冷却速度的差别太大，厚大部位采用冷铁工艺。3.在熔炼工艺方面，要防止低焦过低和送风量过大，由此回导致元素烧损严重和铁液中FEO含量过高。F石墨漂浮常出现在铸件的上面，砂芯下面或铸件最后凝固处，呈密集的黑斑。形成原因碳当量过高，厚壁铸件凝固缓慢为石墨上浮造成了时间条件，加剧了石墨漂浮。高温浇注延长了铁液在型内保持液态的时间，增加石墨漂浮。改善措施适当使用废钢，含硅较低的生铁与回炉料搭配使用，控制残留稀土不可过高，控制浇温适当。局部放置冷铁可以防止该部位产生石墨漂浮。外观不良形成原因及改善措施1.冷隔现象：铸件主体不完整的位置多呈现冷硬的圆弧面，外观较为光洁。成因：①铁水浇注不足或浇注温度太低；②模型设计中，入水口太小；③浇注铁水之压力不足。改善：连续浇注，控制适当浇注温度，加大入水，适当加大浇注铁水压力2.砂（渣）眼现象：在铸件表面上出现分布不均匀的小空洞，通常呈现不规整，深浅不一且内部较不光洁，无冷口现象。成因：①铁水不干净，浇注时夹渣混入；②铸型中残余小砂粒随铁水冲入铸件型腔；③合模时，铸型之间或铸型与砂芯之间互相挤压造成少量砂粒脱落；④型砂指标性能不良（如水分低，稳定性不够等）。改善：注意铁水拔渣干净，防止散砂进入型腔，注意型砂配比，水分稳定性不要过低。3.掉砂现象：铸件洗砂后，出现少量铸件多肉，面积大小不一。成因：①造型压力不够；②铸型湿度不良等。改善：铸型强度，造型压力4.粘板现象：铸件洗砂后，出现大量之多肉，且同一模具位置较为一致，多在拐角不易起模处。成因：①造型时，模板未预热，分型液不良（或不适量）等；2019-12-156②模型拔模斜度不良；③铸砂稳定度不够。改善：避免摸板生锈，适量离型液，拔摸斜度，型砂性能。5.押入现象：铸件表面处呈现落沉现象，边缘明显。成因：①合模压力过大，造成铸型破裂，裂成的表面移动；②造魔之参数选定不良；③浇注后不良异物重压铸型（铁水尚未凝固）；④砂芯位置跑偏或芯头与型腔配合不好。改善：造型参数设定合理，MASK与型腔配合。6.错（模）型现象：铸件之分型部位出现不吻合，或上下或左右移动。成因：①正反板模型位置不统一；②机器跑偏；③砂型跑偏。（DISA漏铁水时常见）改善：校正DISA，注意夹板和底版，注意是否是摸板本身问题7.粘砂现象：铸件表面参差不齐，粗糙。成因：①铸砂性能不良；②离型液的喷洒不良；③模板温度低于型砂温度。改善：型砂性能，适当的离型液，摸板未预热。8.气孔现象：铸件表面呈现数量不等的小孔洞，比砂眼小且深。成因：①型砂的透气性不好；②铁水与型腔之间的化学反应改善：注意浇注温度，提高铸型透气性，型砂水分。9.缩孔现象：铸件不完整，出现深浅不一的大的孔洞或凹坑，表面呈冷口现象。成因：①材质不良；②方案设计不合理；③浇注温度过高过低。改善：增加适量的碳，浇温不要过高，提高铸型强度，合理的方案。10.打联（打裂）现象：铸件表面的人为伤痕。成因：①方案设计不合理；②砸冒口的方式不当；③铸件之间的相互撞击。改善：方案的合理性，祛除流路冒口方式，铸件本身碰撞造成。五．热分析仪使用原理。铸铁在冷却过程中，随着热量的释放和吸收，根据冷却曲线临界点的温度和与铸铁成分，相组成等之间的关系间接判断铸铁成分，组织和力学性能，这就是热分析法技术。整个测试系统由一次感受元件和二次仪表两部分组成。一次感受元件就是取样装置，包括取样器测试杯样和测温热电偶。二次仪表包括动态函数记录仪数据处理结果输出风装置