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球墨铸铁中气孔缺陷的形成原因球墨铸铁中气孔缺陷的形成是一个较为复杂的过程,主要涉及熔炼过程、球化处理过程以及浇注过程。以下分别阐述各过程中导致气孔缺陷的原因: 一、熔炼过程相关因素 (一)炉料因素 炉料潮湿是气孔产生的重要原因之一。如生铁、废钢等炉料含有过量水分时,在熔炼过程中,水分会变为水蒸气。例如,当潮湿的炉料进入高温熔炼炉,水在 100℃左右汽化,这些水蒸气会溶解在铁液中。待铁液凝固时,气体溶解度下降,水蒸气便会逸出形成气孔。炉料中的油污也会引发气孔问题。油污在熔炼时会分解产生气体,这些气体同样会融入铁液。例如,带有大量润滑油的废机械零件作为炉料时,润滑油在高温下分解产生氢气等气体,进而造成气孔缺陷。 (二)熔炼工艺因素 熔炼温度过高或熔炼时间过长可能致使铁液吸气。在高温环境下,铁液与周围的气体(如空气)接触更为充分,气体在铁液中的溶解度随之增加。比如,当熔炼温度超过 1500℃时,铁液对氮气的吸收量会显著提升。而且长时间的熔炼会使铁液一直处于吸气状态,增加了气孔形成的风险。 若熔炼过程中未进行有效的脱氧操作,氧元素会与铁液中的碳反应生成一氧化碳气体。例如,当铁液中有过量氧存在时,会发生相应反应,生成的一氧化碳气体在凝固过程中若来不及逸出,就会形成气孔。 二、球化处理过程因素 (一)球化剂因素 球化剂质量不佳是导致气孔的原因之一。当球化剂中含有较多的镁(Mg)时,在球化过程中,镁会与铁液中的硫(S)、氧(O)等元素发生剧烈反应。例如,镁与硫反应生成硫化镁,同时镁还会与水反应生成氢气。这些反应产生的气体若不能及时排出铁液,就会在铸件中形成气孔。 球化剂的加入量不合适也会引发问题。加入量过多时,会产生过多的反应气体;加入量过少则球化效果不佳,同时还可能因其他杂质元素不能有效去除而产生气孔。 (二)球化处理工艺因素 球化处理时操作方法不当会引入气体。例如,在冲入法球化过程中,如果铁液冲入速度过快,会卷入大量空气。当铁液把空气包裹起来,这些空气在凝固过程中就会形成气孔。而且球化处理后的孕育过程,如果孕育剂加入方式不合理,如孕育剂没有充分预热,其带入的水分等也会导致气孔。 三、浇注过程因素 (一)浇注系统设计因素 浇注系统不合理会使气体无法顺利排出。例如,如果浇注系统的排气通道不畅,铁液在型腔内流动时,会把型腔中的气体包裹起来。当直浇道高度过高,铁液下落速度过快,会产生喷射现象,将型腔内的气体卷入铁液中,在铸件中形成气孔。 浇注系统的挡渣能力差也会间接导致气孔。若渣子进入型腔,渣子中的某些成分可能会与铁液反应产生气体,或者渣子会阻碍气体的排出路径。 (二)浇注工艺因素 浇注温度过低会使铁液的流动性变差,气体排出困难。当浇注温度低于合适范围(如球墨铸铁浇注温度一般在 1300 - 1350℃左右),铁液在型腔内流动缓慢,气体无法随着铁液的流动而排出,从而形成气孔。 浇注速度至关重要。浇注速度过快,铁液会产生紊流,卷入大量空气;浇注速度过慢则可能出现冷隔等缺陷,同时也不利于气体的排出。例如,在浇注一些薄壁球墨铸铁件时,如果浇注速度过慢,铁液前沿容易凝固,阻碍气体排出。
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