TA的每日心情 | 开心
2019-3-1 00:00 |
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氮气孔难以诊断，往往被误认为是缩孔、缩松。一旦出现这种缺陷，常常会导致铸件批量报废，损失很大。希望能通过此次交流，帮助铸造同行开拓思路，理清思路，快速分析解决问题，避免走弯路，我先抛砖引玉：
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特征： 枝晶间裂隙状氮气孔
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这种缺陷呈裂隙状多角形或断续裂纹状，跟其它的气孔类缺陷大不相同，从外观上看没有明显的气体痕迹，但能明显看到粗大的树枝晶，跟缩孔、缩松缺陷有点类似，所以在有些较厚大件上，经常被误认为是缩孔、缩松。值得一提的是，这种气孔在铸件断面上呈大面积分布，有的也分布在较大的平面处，在铸件最后凝固如冒口附近，热节中心最为密集，这类气孔常发生在同一炉或同一浇包浇注的全部或大部分铸件中。由于是在凝固过程晚期形成的，因而气孔孔洞形状不是圆球形的，而改变为多角形或枝晶间裂隙状的，这说明气泡生成及长大时，其周边被固体的枝晶壁所包围，而不能形成圆球形的气孔。
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. u: C5 ~' b8 m 来源：液态金属所吸收的氮来自多种途径，主要有两大类，一是浇注前金属液本身所含的氮；二是树脂砂中所含的氮。
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0 e% V2 W j. ~8 g+ o3 n! a 对于冲天炉熔炼的灰铸铁，炉料中的废钢是氮的重要来源，碱性电弧炉废钢，其含氮量可达60ppm～ 140ppm，废钢多于35%，就有可能产生氮气孔。' v+ K% {' r7 k
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树脂砂中所含的氮来源于树脂及固化剂、再生砂中积累的氮、型砂中的含氮附加物及涂料中的氮。+ m7 j# H: K7 j& p
+ [. V5 Z h0 y- y7 l 沥青焦炭含氮量高，作为增碳剂使用时容易产生氮气孔，必须引起高度重视。而电极电墨作为增碳剂，则由于其含氮量低而不容易发生氮气孔。此外，在熔炼过程中即使加入含氮量高的增碳剂，如沥青焦炭，也只有在刚加入铁液时含氮量急剧增加，当铁液保温十多分钟后，含氮量逐渐恢复到加增碳剂前的水平。
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机理：
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$ R3 T, h3 o: }/ [ ①用树脂砂生产铸铁件更容易产生氮气孔，这是因为当铁液浇入铸型后，含N的树脂受热分解出NH3，NH3又在金属液表面离解，NH3一[N]+3/2H2，[N]原子相当一部分进入铸型，金属界面尚处于熔融状态的金属表层，并由表向里扩散，致使表层金属液为氮饱和。而到金属凝固期间，氮的溶解度急剧下降，就会析出氮气，形成氮气孔。) ^: y2 Q/ n. S0 Z
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②铁水中含氮量大于100ppm时，往往会产生氮气孔，凝固前金属液所含全氮量＝浇注前金属液本身的全氮量+树脂砂分解侵入金属液的氮量。金属液内的含氮量主要靠控制原材料废钢进行。
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③砂铁比过高，型砂烧不透，这是导致再生砂残留含N量过高的重要因素，检测烧灼减量是监控树脂砂里面残留N量的一个主要手段。4 i7 @; ~5 ]& s6 P2 {5 w8 D# [
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④熔炼方式对灰铸铁中含氮量有较大的影响。即使是C、Si含量相同的铁液，用工频电炉熔炼比冲天炉熔炼时的白口倾向大，含氮量也高。
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⑤对于酚醛尿烷树脂中的聚异氰酸酯，在潮湿的环境下使用时，NCO与水强烈反应，产生NH2，则要确保聚异氰酸酯容器的密封，减少它与空气的接触。
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⑥铁液含氮量高引起的氮气孔的防止方法是:铁液中加入钛铁,降低铸铁白口倾向和正确选用增碳剂。8 T& h& t" t7 B
$ k# l) a7 a8 t& Y7 Z! m ⑦防止树脂砂含氮量高引起的氮气孔的方法是:选用低氮树脂，型砂或涂料中加入氧化铁粉和避免树脂受潮。
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) H, _ c0 c! i7 ]2 X) j 降低氮气孔缺陷的方法总结：
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* O+ v& M" ]3 _ 1)将废钢加入量由3O%降至2O％；
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2)在铁液中加入氮稳定剂——锆、钛以及硼、铝，和氮生成稳定的化合物，从而降低了溶解[N]的浓度，即减少了含N量，也起脱氮作用。特别是低碳当量灰铸铁件，当含氮量过高时，会产生枝晶间裂隙状氮气孔，铁液中加人Ti可以消除这种氮气孔。灰铸铁含碳、硅低，即碳当量低时，氮在铁液中的溶解度增大。因此，高牌号灰铸铁件易产生裂隙状氮气孔。当熔融状态的铸铁中含有Zr、Al、Ti、Mg等元素时，可能形成氮化物，使铁液中的含氮量减少；
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' Q6 K- u$ _, c4 q/ k( i6 R 3)选用含N量5＜的中氮树脂，减少粘结剂中含N量；) c9 C; w& I9 Y2 N* Y- _& E
) o7 f) `% ?+ s( z7 g; d 4)下大力气着重解决再生砂的含N量问题，通过加大除尘力度，增强再生效果，提高脱膜率等措施，降低再生砂中的灼烧减量(<5)，从而减少残留含N 量；" v( t) M- V7 [, c8 I: e# @7 n
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5)制作专用工装，提高铁砂比，减少树脂砂的浪费，提高型砂的烧透比，从而提高型砂去N 的比例；
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6)新旧砂比例，减少旧砂用量；
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& B. l% U5 F0 Y 7)在造型操作上下功夫，特别是刷涂料后，要用喷灯烘干；3 P3 u4 }. K1 f* ~
& ~+ ?1 n8 Y7 m; _6 i+ P 8)改进浇注系统，提高浇注速度，缩短浇注时间；
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9)实际上随着废钢配比增加，增碳剂的加入量也随之增多，增碳剂中所含的氮大部分加入铁液中，特别是加入增碳剂后很快进行浇注时,加入增碳剂后立即出炉浇注是不妥当的，而要通过保温一段时间10分钟以上，让氮气逃逸；
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( r! X0 m1 Z: a% F( E8 O+ ] 10)加强排气功能，通过倾斜浇注(冒口端高)，多扎出气孔，使型腔中的气体尽快排出，减少氮气侵入金属液机会。
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