鑄鋼件缺陷原因分析

1、鑄鋼件缺陷原因分析 鑄鋼件缺陷產(chǎn)生的原因分析 鑄鋼閥門(mén)由于其成本的經(jīng)濟(jì)性和設(shè)計(jì)的靈活性,因而得到廣泛的運(yùn)用。由于閥門(mén)鑄件的基本結(jié)構(gòu)屬于中空結(jié)構(gòu)，形狀比較復(fù)雜，鑄造工藝受到鑄件尺寸、壁厚、氣候、原材料和施工操作的種種制約，因此，鑄鋼件常常會(huì)出現(xiàn)砂眼、氣孔、裂紋、縮松、縮孔和夾雜物等各種鑄造缺陷, 生產(chǎn)控制有一定難度，尤以砂型鑄造的合金鋼鑄件為多。因?yàn)殇撝泻辖鹪卦蕉噤撘旱牧鲃?dòng)性越差,鑄造缺陷就更容易產(chǎn)生。 一、鑄鋼的鑄造工藝特點(diǎn) 鑄鋼的熔點(diǎn)較高，鋼液易氧化、鋼水的流動(dòng)性差、收縮性大，其體收縮率為1014%，線(xiàn)收縮為1.82.5%。為防止鑄鋼件產(chǎn)生澆不足、冷隔、縮孔和縮松、裂紋及粘砂等缺陷，必須采

2、取較為復(fù)雜的工藝措施： 1、由于鋼液的流動(dòng)性差，為防止鑄鋼件產(chǎn)生冷隔和澆不足，鑄鋼件的壁厚不能小于8mm；澆注系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單；采用干鑄型或熱鑄型；適當(dāng)提高澆注溫度，一般為15201600，因?yàn)闈沧囟雀?，鋼水的過(guò)熱度大、保持液態(tài)的時(shí)間長(zhǎng)，流動(dòng)性可得到改善。但是澆溫過(guò)高，會(huì)引起晶粒粗大、熱裂、氣孔和粘砂等缺陷。因此一般小型、薄壁及形狀復(fù)雜的鑄件，其澆注溫度約為鋼的熔點(diǎn)溫度+150；大型、厚壁鑄件的澆注溫度比其熔點(diǎn)高出100左右。 2、由于鑄鋼的收縮量較大，為防止鑄件出現(xiàn)縮孔、縮松缺陷，在鑄造工藝上大都采用冒口、冷鐵和補(bǔ)貼等措施，以實(shí)現(xiàn)順序凝固。 3、為防止鑄鋼件產(chǎn)生縮孔、縮松、氣孔和裂紋缺陷

3、，應(yīng)使其壁厚均勻、避免尖角和直角結(jié)構(gòu)、在鑄型用型砂中加鋸末、在型芯中加焦炭、以及采用空心型芯和油砂芯等來(lái)改善砂型或型芯的退讓性和透氣性。 4、鑄鋼的熔點(diǎn)高，相應(yīng)的其澆注溫度也高。高溫下鋼水與鑄型材料相互作用，極易產(chǎn)生粘砂缺陷。因此，應(yīng)采用耐火度較高的人造石英砂做鑄型，并在鑄型表面刷由石英粉或鋯砂粉制得的涂料。為減少氣體、提高鋼水流動(dòng)性及鑄型強(qiáng)度，大多鑄鋼件用干型或快干型來(lái)鑄造，如采用co2硬化的水玻璃石英砂型。 二、鑄鋼件常見(jiàn)的鑄造缺陷 鑄鋼件在生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)常會(huì)發(fā)生各種不同的鑄造缺陷，常見(jiàn)的缺陷形式有：砂眼、粘砂、氣孔、縮孔、縮松、夾砂、結(jié)疤、裂紋等。 a ）砂眼缺陷 砂眼是由于金屬液從砂型型

4、腔表面沖下來(lái)的砂粒（塊），或者在造型、合箱操作中落入型腔中的砂粒（塊）來(lái)不及浮入澆冒系統(tǒng)，留在鑄件內(nèi)部或表面而造成的。砂眼缺陷處內(nèi)部或表面有充塞著型（芯）砂的小孔，是一種常見(jiàn)的鑄造缺陷。 b）粘砂缺陷 在鑄件表面上，全部或部分覆蓋著一層金屬(或金屬氧化物)與砂（或涂料）的混（化）合物或一層燒結(jié)構(gòu)的型砂，致使鑄件表面粗糙，難于清理。粘砂多發(fā)生在型、芯表面受熱作用強(qiáng)烈的部位，分機(jī)械粘砂和化學(xué)粘砂兩種。機(jī)械粘砂是由金屬液滲入鑄型表面的微孔中形成的，當(dāng)滲入深度小于砂粒半徑時(shí)，鑄件不形成粘砂，只是表面粗糙，當(dāng)滲入深度 大于砂粒半徑時(shí)，就形成機(jī)械粘砂，化學(xué)粘砂是金屬氧化物和造型材料相互進(jìn)行化學(xué)作用的產(chǎn)物，

5、與鑄件牢固地結(jié)合在一起而形成的。 c）氣孔缺陷 在鑄件內(nèi)部，表面或近于表面處，有大小不等的光滑孔眼，形狀有圓的，長(zhǎng)的及不規(guī)則的，有單個(gè)的，也有聚集成片的。顏色有白色的或帶一層暗色，有時(shí)覆有一層氧化皮。由于氣體的和形成原因不同，氣孔的表現(xiàn)形式也各不相同，有侵入性氣孔、析出性氣孔和反應(yīng)性氣孔。 侵入性氣孔體積較大，形狀近似梨形，常出現(xiàn)在鑄件上部靠近型芯壁或澆注位置處，主要是由于砂型芯中產(chǎn)生的氣體侵入金屬中未能逸出造成的，梨形氣孔小端位置表明氣體由該處進(jìn)入鑄人件。 析出性氣孔多而分散，一般位于鑄件表面，往往同一爐鑄件幾乎都會(huì)出現(xiàn)，主要是由于金屬在熔煉過(guò)程中吸收的氣體在凝固前未能全部析出，就在鑄件中形

6、成許多分散的小氣孔。 反應(yīng)性氣孔是由于金屬一鑄型界面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的氣孔，因其分布均勻且往往在鑄件表皮以下1-3處（有時(shí)在一層氧化皮下面）出現(xiàn),所以又稱(chēng)為皮下氣孔。又由于這種氣孔多呈細(xì)長(zhǎng)形針孔狀，其長(zhǎng)軸與鑄件表面垂直，又可將其稱(chēng)為針孔。 d）縮孔縮松缺陷 在鑄件厚斷面內(nèi)部，熱節(jié)處或軸心等最后凝固的地方,形成不規(guī)則的表面粗糙的孔洞,該處晶粒粗大,往往帶有樹(shù)枝晶.孔洞大而集中的為縮孔,孔眼小而分散的稱(chēng)為縮松。主要是由于鑄件在冷卻凝固時(shí)所產(chǎn)生的液態(tài)收縮和凝固收縮遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于固態(tài)收縮,且在鑄件最后凝固的地方得不到金 屬液的補(bǔ)充造成的。 e）夾砂結(jié)疤缺陷 夾砂是指在鑄鋼件表面上,有一層金屬瘤狀物或片狀物

7、,在金屬瘤片和鑄件之間夾有一層型砂或涂料,結(jié)疤是由于金屬液在鑄型表面局部沖去了一塊砂的地方或在發(fā)生攪拌或沸騰現(xiàn)象的地方出現(xiàn)了一塊凸出的疤痕,脫落的砂夾在疤塊中或鑄件的其他部位中。在澆注時(shí),濕型型腔表面的水分因受到鋼液的高溫烘烤而向砂型內(nèi)部發(fā)生遷移,形成強(qiáng)度較低的水分凝聚區(qū),易使型腔表面脫層而造成鑄鋼件結(jié)疤、夾砂等缺陷。 f）裂紋缺陷 裂紋分為冷裂和熱裂。冷裂指鑄件凝固后冷卻到彈性狀態(tài)時(shí)，因鑄件局部的鑄造應(yīng)力大于合金的極限強(qiáng)度而引起的裂紋；熱裂是鑄件在凝固末期或終凝后不久，鑄件尚處于強(qiáng)度和塑性很低狀態(tài)下，因鑄件固態(tài)收縮受阻而引起的裂紋。白點(diǎn)是淬透性高的合金鋼鑄件在快速冷卻時(shí)，因析出氫及產(chǎn)生較高的組織應(yīng)力和熱應(yīng)力而引起的微細(xì)裂紋。 1、皮下裂紋 皮下裂紋隱藏在鑄件表皮之下，裂紋較大且走向曲折，機(jī)加工后即可發(fā)現(xiàn)。皮下裂紋也是常見(jiàn)的熱裂紋。 2、外裂紋 外裂紋常出現(xiàn)在閥門(mén)鑄件兩壁交接的熱節(jié)部位，如法蘭根部、閥門(mén)本體外壁凸起的表面處。外裂紋肉眼即可發(fā)現(xiàn)，