钴基高温合金铸件渣气孔缺陷，求分析

kelv1n

气孔1

气孔2

浇注系统

当前我们有一款产品采用的是F75的CoCrMo高温合金铸造的，熔模精密铸造工艺，但是打磨抛光后发现有40%左右的气孔和渣孔。而且气孔和渣孔全部出现在离浇口比较近的排气口周围，具体可以看组模图片。 初步分析如下，请大家帮忙看看问题究竟在哪，应该如何改进，多谢了！
1. X光无法探测到，绝大多数是0.1mm-0.25mm之间的圆形的气孔，也包含少部分渣孔；
2. 发生部位规律性非常强，基本都是单个大气孔，偶有有2-3个小一点的，集中在排气口周围；
: M) p, Z3 S3 s: j2 `: m1 t3. 原材料采用的国内的一次熔炼料，当前没有使用回收料；
5 G) W5 h* ?, c* H6 m' a4. 初步怀疑是卷入型气孔和 析出性气孔加部分渣孔；
; s/ @6 a% [- Y. s5 ?0 v, I3 V5. 精炼温度1550左右，模壳温度1050左右，真空浇注；
& ~% E0 N' {9 f$ i6 [2 y* ^3 m. K- n  A6. 已经排除真空炉漏气的原因，炉子密封性没有问题；
7. 当前怀疑如下方面：
  a. 坩埚质量不稳定，发气或者有渣；
/ x' j4 r4 [5 l  b.原材料不稳定，微量元素问题；
+ F# e( s. _  z  c. 浇注系统不利于排气；
  d. 真空熔炼和浇注时冲入氩气保护，可能卷入气体；
" h7 ^4 K0 }; W) m+ U  e.制壳和脱蜡焙烧过程中有渣未除尽；
  f. 浇注过程中形成的氧化物成渣。

泰山铸造

第一次见钴基高温合金铸件，我感觉浇注过程中形成的氧化物成渣的可能性比较小，毕竟是在真空状态下浇注的。如果气体都集中在排气口周围，可能是气体排出不畅，建议更改一下排气系统，可以稍微提高一下浇注温度，个人建议，如有不妥请见谅。

山巅牧羊人

牛人,做钴基合金的不是军工就是高尖端行业，佩服！

cummins

钴的放射性很强，做这个真的不好！本人没做过钴合金的，对于这类缺陷没有发言权。

jaguarxj220

. {  ?' T7 b  S5 [% n( w! |/ H. w6 i5 e
回复 1# kelv1n

' U6 ]; U' t% I
! y5 _2 i  f6 M" O; y- v    楼主自己的判断的比较慎密，由于是有规律的现象，个人提几点建议：
   1、你的气孔位置如果是在那个斜撑排气口周围，而且浇注方式是顶注式的话，建议组树的时候倒置，将短的那边和排气口放上面来试验下；
   2、更换组树方式还没法解决的话，由于不是二次重熔工艺，金属原材料的影响比重更大一些，建议你可以用其其它材质来浇注一炉看一下情况，以判断材质的影响。
* R2 w8 }7 i0 G1 L
最后分享一个我这边也出现过的类似情况，当时单个铸件比你的要大，7kg的样子（由于件大，铸件就直接组在冒口上），气孔比你的大，最大达到5、6mm，是在冒口颈周围出现由中心向四周发散分布，形状是长条形椭圆状，内壁有光滑的也有不光滑，一眼看去就像从浇道中心炸开了一样。我们也是按步骤分析和试验，最后才发现是那批次电解钴的问题（期间甚至连制壳的耐火材料都排除过了，最开始没想到是电解钴的问题，结果最后事实证明铸造问题分析不能想当然，因为相互之间是关联的，必须一步一步排除）。

四海人士

5楼的建议相当好，方法得当，找问题准确，行家能手:赞

jaguarxj220

回复 1# kelv1n


: H! k+ F1 G  T  [( y; R+ [    补充一下：
6 l6 X% o- b  [$ _0 F7 h    电解钴这些年用下来还是金川的品质最好也最稳定，如果成本允许首选这个，其次日本的电解钴也可以（比如住友，他的矿源主要在本国和南亚）。
    如果是选用非洲的就要注意了，我们出问题那次就是南非产的，钴含量是没问题的，但杂质明显多一些，不过价格最便宜，现在不少厂家都在非洲有矿，什么南非、赞比亚、刚果之类，而且使用非洲矿源的电解钴质量参差不齐，要求不高的话可以考虑。

kelv1n

回复 7# jaguarxj220

4 X1 j* k( d2 |7 m7 O非常感谢大家的建议，我们当前已经考虑过变更组模方向，结果不是很理想，只是将气孔的发生位置移到了另一边，并没有有效改善。因此我们当前考虑更换浇注系统，采取直的浇道便于排气，不知道效果如何，等待验证。
9 J; F/ Y2 F* ^- |另外，关于原材料的问题，当前基本的元素含量都没有大的变化，在要求范围内。不知道其他微量元素有无明显变化。5楼说的电解钴的问题，到底是什么问题呢？如果有杂质，对应的是那些元素呢，能否测量，后期又是如何控制的呢？当前我们也在验证进口原材料的浇注，看效果如何。
我们之前变更过坩埚的打结方式，就是之前是在坩埚的上面用水泥打结，后来采购新的坩埚后，直接在坩埚顶部的外面用水泥打结，感觉这样可能会造成水泥部分没有有效烘干带入了水汽。因此当前针对第1炉会用废料洗炉，确保烘干水泥。不知道效果如何，同时，坩埚还没有摸透，不知道坩埚的状态对气孔和渣孔到底有多大影响。
还有这个产品也做了有2年了，一直波动很大，内部报废率在10%-20%之间，打磨抛光后的渣气孔率去年下半年控制在8%以内，但是今年5月份开始上升到30%以上，根本不知道到底是变了什么，或者说什么变化导致这么高的缺陷率？也查不出来真正的根本原因，只能不断做些测试，希望能稳定下来。
: E# @0 j& m$ A( X不知道大家还有没有更多更好的建议呢？非常感谢。

jaguarxj220

回复 8# kelv1n

更换垂直浇注系统应该会更有利于排气，我们一般都是组垂直的，你这个件届时可以在该件靠近两端部的地方各设置1出气道。
那个电解钴由于没有标样，我们的光谱仪也没法准确界定各杂质范围，仅根据质保书来看都没什么问题，Co含量在99.9以上，常见干扰元素含量也都不高，只有熔炼后实际产品能看出差别；电解镍其实也是金川的比较好，光从质保书上就能看出杂质比俄罗斯的少，实际使用效果也更好；若要排除炉料因素建议还是如我上文所述，单独开1炉其它不含钴的材质看看，炉料一定要保持洁净，必要时可能还要低温烘干一下。
新坩埚第一次单独洗炉是正确的，可以适当加长烘炉时间（不必抽真空，温度也不要过高，对炉衬的损伤小一点），渣孔突然增多排除炉料的因素外，恐怕坩埚这一块的影响比较大。
比较好奇的是你们用水泥打结坩埚外层，这个水泥指什么？耐火泥？一般大家通用的是高纯度电熔镁砂+硼酸。。。。

kelv1n

新的坩埚打结方式

回复 9# jaguarxj220

, B6 Q, J) O' }可以看图片是新的坩埚打结方式，之前坩埚在耐火泥下面，现在相当于把坩埚提上来和外面的耐火泥一起了。

泰山铸造

你的炉子怎么没有看到浇注炉嘴，你们的真空炉是多大的？一直用石墨电极烘炉吗？