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1、球铁典型铸造缺陷极其防止（新版本）1、球化不良与球化衰退（1）球化不良：球化不良是指球化处理没有达到预期的球化效果。球化不良的金相组织为：集中分布的厚片状石墨和少量球状、团状石墨；有时还有水草状石墨。随着球化不良的程度的加剧，集中分布的厚片状石墨的数量逐渐增多、面积增大，球化不良将使球墨铸铁的力学性能达不到响应牌号要求的指标。关于球化不良产生的原因极其防止措施分述如下：1、原铁液含硫高 硫是主要反球化元素，含硫高会严重影响球化，一般原铁液的硫的质量分数要小于等于 0.06%。为保证球化，当原铁液含硫量偏高时，必须响应地提高球化剂的加入量，含硫量越高，则球化剂的消耗量也越多。2、球化元素残留量低
2、 为使石墨球化良好，球铁中必须含有一定量的残余镁和稀土，在我国现今生产条件下，残余镁量的质量分数不得小于 0.03%，残余稀土量的质量分数不得小于 0.02%。3、铁液氧化 原材料中铁锈、污染以及铁液在熔化与过热中的氧化，导致铁液中的FeO 含量增多，因而在球化过程中要消耗更多的镁，致使残余镁量过低。4、炉料含有反球化元素 当反球化元素超出允许范围时，就会影响球化效果，要注意废钢中可能含有钛，还要注意电镀材料、铝销、铅系涂料进入冲天炉。稀土有中和反球化元素的能力，根据我国原生铁中含有较多的反球化元素的情况，我国球铁中的残余稀土量比国外的要多。5、 孕育效果差 由于孕育效果差，或者孕育衰退，均会
3、造成石墨球数量少，使得石墨球不圆整。6、型砂水分高、含硫量高 由于界面反应，铁液中的镁与铸型表面中的氧、硫发生作用，致使铸件表面的残余镁量不足，形成一薄层的片状石墨。解决的措施就是提高残余镁量，减少型砂含水量，型砂硫的质量分数应小于 0.1%，或采用能获得还原性气氛的涂料。在使用含硫硬化剂的树脂砂铸型中，可采用含有 MgO、CaO 的涂料。2、球化衰退球化衰退的特点时：炉前球化良好，在铸件上球化不好；或者同一浇包的铁液，先浇注的铸件球化良好，后浇注的铸件球化不好。球化衰退的原因是镁量和稀土量随着铁液停止时间的延长而发生衰退。镁、稀土与氧的亲和力大于与硫的亲和力，所以孚在铁液表面的 Mgs、 C
4、e2S3 夹杂物与空气中的氧要发生下列反应：2MgS+O 2=2MgO+2S 2Ce2S3+3O2=2Ce2O3+6S 此时，所产生的硫又进入铁液中，与镁、稀土发生作用：Mg+S=MgS2Ce+3S=Ce2S3 这样，随铁液停置时间的延长，硫不断和镁与稀土发生作用，不断生成MgS、Ce 2S3，它们又不断的被空气中的氧所氧化，循环进行。结果，消耗了铁液中的镁和稀土，硫又重新从浮渣进入铁液中，出现“回硫现象”。稀土铈、钇的沸点比镁高，在一般的铁液温度下它们不会发生汽化逸出。此外，稀土铈、钇的硫化物、氧化物的熔点高、密度大，上浮速度慢。所以，稀土铈、钇的减缓速度比镁要小，在 13501400，镁的
5、质量分数的衰减率是（ 0.0010.004）%/Min；轻稀土铈的质量分数的衰减速率是（0.00060.002 ）%/min；重稀土钇的质量的衰减率是 0.0008%/min。各种球化元素的衰减速率与铁液中的含硫量有密切关系，含硫量越高，则衰减速率就越快。减少球化衰退的措施列举如下：（1）缩短铁液的停置时间：从球化处理完成到浇注完毕，应在 15min 以内结束。（2）降低原铁液含硫量：原铁液含硫高，则需要消耗更多的球化元素，另外，原铁液含硫量高，也是渣中的硫化物含量增大，促使“回硫现象”加剧，加速球化衰退。（3）加强覆盖与扒渣：球化处理后加稀渣剂（例如珍珠岩）覆盖，并采取多次扒渣措施，可减少“
6、回硫现象”。（4）适当增加球化剂用量 根据铁液中的含硫量，采取响应的增加球化剂用量的措施，是可行的，也是有效的，但不是最佳的。治本的措施是力求把铁液中的含硫量降至最低。另外，过多地加入球化剂，不仅增加成本，而且还会导致石墨球化程度的恶化。3、缩孔和缩松特点：缩孔和缩松在球铁中要比在普通灰铁中更为普遍。要防止它们，就必须给予更多的注意和控制。能够明显看出的、尺寸较大而又集中的孔洞叫缩孔，不宜看清的、细小分散的孔洞叫缩松。大多在铸件热节的上部产生缩孔。在铸件热节处、在缩孔的下方往往有比较分散的缩松。但是，对于一些壁厚均匀的中心，或者是在厚壁的中心部位，也可出现缩松。有些缩松的体积很小，只有在显微镜
7、下才能被发现。这种缩松呈多角形，有时连续、有时断续，分布在共晶团边界。这种缩松叫显微缩松。奥氏体枝晶凝固后，残余的铁液则在枝晶间最后凝固，因得不到补缩而形成显微缩松。球墨铸铁的缩孔与缩松体积比普通灰铸铁、白口铸铁和碳钢都要大。（从铸铁成分一文中有表及数据说明），但是，在生产中，也可采用无冒口工艺得到健全的球铁铸件。球墨铸铁缩孔和缩松增大的原因1、球状石墨在铁液中析出 经过球化处理后，球状石墨会立即在铁液中析出，并且，随着温度的逐步降低，铁液中的石墨球逐渐长大。石墨析出和长大的过程，伴随着液态金属的膨胀。2、离异共晶转变 球墨铸铁以离异共晶的方式进行共晶转变。其凝固方式是内外几乎是同时进行的粥样
8、凝固，因而容易形成显微缩松。3、共晶膨胀量大 由于呈粥样凝固，铸件在共晶转变期间要持续很长时间，球墨铸铁的共晶时间可比普通灰铸铁延长一倍还要多，由此，导致共晶转变的石墨化膨胀量大。4、型壁移动 在共晶凝固期间，由于粥样凝固，决定了铸件表面的凝固层很薄，以至不能建立其足够强度的凝固外壳，以抑制共晶凝固期间产生的石墨化膨胀，致使铸型内壁向外移动。在铸型刚度不够的情况下，使型腔尺寸增大，由此导致缩孔缩松体积进一步增大。5、球化处理使铁液的过冷度加大 铁液经过球化处理后，原有的氢、氧、氮和 CO 气体含量减少，铁液得到了净化，致使外来核心减少。并且，铁液的过热温度越高，净化程度也越高，由此导致的过冷倾
9、向也更加剧。此外，球化元素镁和稀土均能与碳形成炭化物，由此减少了石墨化程度，加大了收缩倾向。4、防止产生缩松和缩孔的措施1、铁液成分 碳、硅、锰、稀土、镁的含量必须适当。含碳量高，可使缩孔和缩松的倾向减小，但含碳量过高，会产生石墨漂浮。对于薄壁铸件来说，碳硅含量低时，易产生游离炭化物。对于厚壁铸件，可采用较低碳量，并适当增加硅量。锰易形成炭化物，容易促使形成缩孔缩松，为此，应当力求降低含锰量，尤其对于铸态铁素体球墨铸铁，更是如此。在保证球化的前提下，不使镁和稀土残余量过高。2、铁液状态 缩孔与缩松倾向小的铁液 所具有的冷却曲线的斜率应较小，过冷度要小。共晶凝固时的膨胀要小，二次收缩也小。要是曲
10、线 C 转变成 A，要满足的条件是：（1）冷却速度慢（2）碳当量高，析出石墨的倾向大。（3）铁液中有效石墨核心数量多。（4）良好的孕育效果。3、铸型刚度 对于湿砂型来说，铸型硬度要在 90（B 型硬度计）以上，希望能达到40MPa 的抗拉强度。此外，砂箱的紧固也非常重要。对于金属型覆砂（覆砂厚度 8mm 左右）以及用自硬砂制作大型铸件时，可以实现无冒口铸造。此时要满足的条件是：G 1+ 2+式中 G由碳的石墨化而引起的铁液膨胀量； 1铁液的液态收缩 2凝固收缩铸型膨胀量。4、浇铸温度 为了防止产生缩孔和缩松，就要使液态收缩量减小，浇注温度低是有利的。但是，对于薄壁（10mm）铸件来说，容易出现
11、炭化物。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的结构与铸件壁厚。5、浇注系统 采取顺序凝固方式，对于铸件、冒口、冒口颈、内浇道和横浇道的设计和安放以及外冷铁的设置和在必要时使用金属型等，均是行之有效的防止缩孔与缩松地有效措施。5、皮下气孔现象在球墨铸铁生产中最常见的缺陷之一就是皮下气孔。在湿铸型、特别是比表面积大的小型铸件中最容易发生皮下气孔。皮下气孔往往位于铸件表面以下 0、51mm 处，孔径多为0、52mm 的针孔，内壁光滑（内表面有时附有石墨膜），呈均匀分布在铸件上表面或远离内浇到的部位，但在铸件则面和底部也偶而寸在。在铸态时，皮下气孔不宜被发现；但是,铸件经
12、热处理后,或是经机加工后则显露.皮下气孔影响铸件的表面质量,并且在出现皮下气孔的部位,往往伴随着片状石墨,因而恶化了该部位的力学性能。产生的原因在把铸件表层去掉后，就会发现有许多小针孔，其中充满了硫化氢气体。由此，可以推断发生的化学反应是：当铁液中的硫化镁与铸型中的水相遇时，则产生硫化氢。MgS H2O MgON 2S 结果是：形成的 N2S 气体在铸件快速凝固时，来不及上浮，就停留在靠近铸件表面上。因此，这些气泡不仅呈球形，有的还成雨滴状，这些雨滴的尖端伸向铸件内部。皮下气孔也可能是由产生的氢气造成的。在经球化处理后的铁液中，会发生如下反应：（Fe、Mg）C N 2O（铸型中）（Fe、Mg）
13、O C2H2C2H22C （石墨膜） H2（气泡）MgN 2O（铸型中）MgOH 2（气泡）此外，在皮下气孔内，有时会发现渣状夹杂物，这些渣中 Si、Al、Ng、Ca 含量较高。由此，形成的 Al2O3、CaO、MgO、SiO 2、MnO 等可为气泡的异质形核提供结晶衬垫。在温度大于 1530时，会发生反应：SiO 22CSi2CO 在温度大于 1400时，会发生反应：MnO CMn2CO 在温度大于 720时，会发生反应：FeOCFeCO 上述的三个反应均会形成 CO 气体，导致铁液中 CO 气体过饱和程度，产生过大的析出压力，因而加剧了皮下气孔的形成。皮下气孔的防止可采取如下措施：（1）采
14、用湿型铸造时，必须严格控制型砂中的水分，其最高质量分数不得超过5、5% 。（2）提高浇注温度，特别是对于薄壁铸件，浇注温度不得低于 1300。（3）球化处理后扒渣，浇注前挡渣，以防止更多的 MgS 随铁液进入铸型。 （4）球化处理后，令铁液静置片刻，这对 MgS 颗粒上浮，进入渣中排除有利。（5）提高铸型的透气性，有助于减轻皮下气孔。（6）采用冰晶石粉可有效减轻皮下气孔，冰晶石粉与水发生如下反应：NaAlF62H 2ONaAlO 22HaF4NF 由于冰晶石与水的作用，就避免了水与铁液中MgS 的作用。（7）避免铁铁中含有铝，因为它易于水蒸气反应，而产生氢气孔：3H2O2AlAl 2O3H 2
15、 为此，硅铁中铝的质量分数限制在 0、5%1、0%范围内。如果铝的质量分数大于 2%，则易生成氢气孔。（8）在型砂中附加还原性的碳质添加物，可防止皮下气孔的产生。（9）改进浇注系统设计。6、夹渣加渣中有三种类型：第一型粗大渣是 2MgSiO2MgS 或FeS；第 2 型条状渣是MgO，第 3 型细小渣是 MgOMgS ，它们是单独或是符合析出的。另外， 1 型粗大渣中还混有 Al2O3。因此，要采取的预防措施是：在保证球化的前提下，尽量减少残余镁量；原铁液中的氧，硫含量必须降至最低；在球化剂中含有钙和稀土，可减少加镁量和残余镁量。采用茶壶式前炉和铁液包，使所产生的熔渣完全分离开。浇注温度低，产
16、生 MgO 和 SiO2，它们相结合而形成镁橄榄石，与 Al2O3 也能结合，由此形成加渣，在 1350以下时会急剧产生镁橄榄石。另外，铁液紊流易氧化，促进了这些反应，因此，必须在浇注系统、浇注方法上注意铁液避免发生紊流。球化处理时，在球化剂表面添加质量分数为 00201%的冰晶石粉和氟碳酸钠粉，能减少加渣的形成。在直浇道底部或在横浇道连接部位设置过滤网，或者在浇注系统中设置阻流挡渣。浇注时的压头必须尽可能降低。必要时，把横浇道分成上、下型，以减少压力。也可在横浇道中设置集渣冒口，使铁液旋转渣子上浮。在型内孕育时，要使 FeSi 反应充分，以防未溶解的FeSi 上浮至表面而形成异常的组织，造成机械加工性能恶化。还可以在横浇道的顶端延伸一段用做剂渣段，但在此处不得开设内浇道。7、石墨飘浮石墨漂浮是指是在铸件的上表面，有大量的石墨球聚集，并且，此时的石墨形态，既
