TA的每日心情 | 开心
2022-10-14 08:10 |
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大家来集思广益，一起分享铸铁件氮气孔产生的原因， 在铸件断口和表面的外观和分布特征， 实践过程中的外观和金相照片等，以区别于其他气孔类缺陷和缩松! ? h2 g1 f/ Q. S. J1 F/ a
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 L1 x' ^' ~8 p i) Z$ Q
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
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我先抛砖引玉：* o$ W# m! }5 D; V
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特征： 枝晶间裂隙状氮气孔0 E, c/ V2 E2 m! P8 y! r# {3 k! ?& g
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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! J2 e8 m/ ]$ U5 ]( X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。
p! `8 e6 f% a/ Y: Y4 G: g: U* ` f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4 u F5 [4 l- M) ]9 y9 d
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
1 w% P0 F9 D! f8 k 沥青焦炭含氮量高，作为增碳剂使用时容易产生氮气孑L，必须引起高度重视。而
7 P4 v* Y X, m6 v5 n& H; }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孑L。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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1 a3 g3 r: T3 @* @ \- M机理： - V( h& W' U7 g' M3 f# ?
用树脂砂生产铸铁件更容易产生氮气孔，这是因为当铁液浇人铸型后，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2 ~0 c: a/ O& n) g+ W4 K
铁水中含氮量大于100ppm时，往往会产生氮气孔
: |! Y/ K4 j' V; Z, {& V，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5 w9 u; v# ^. r2 \' D+ P' t
金属液内的含氮量主要靠控制原材料废钢进行' E, u1 _7 N0 ]" n4 d! v
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
) d9 E2 E9 U7 ~( m% S/ U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。 , A+ T U. P; T4 h0 I! j
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。( _- S9 h6 P# x( Q
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。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。1 `) ~7 ]9 V! v8 O
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1)将废钢加入量由3O 降至2O％ ；7 V: ^% b8 ?, R5 m3 _& s& ~
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。
# ], g! a. g5 x0 e; D3)选用含N量5 的中氮树脂，减少粘结剂中含N 量；
. c, f* J9 Y- g' n4)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；) Q/ V: Q8 {( g" |- m& a# \
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；+ @) f6 S# G% a0 a: v1 c
6)新旧砂比例 ，减少旧砂用量；, C2 X2 T5 |0 V/ d1 d
7)在造型操作上下功夫，特别是刷涂料后，要用喷灯烘干。6 V( |7 i+ z- n' v! ^
8)改进浇注系统， 提高浇注速度，缩短浇注时间。, Y! [/ n9 g# |% J
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9 s1 P5 }/ E4 R$ W& k2 H
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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发表于 2011-4-19 13:48:05
发表于 2011-4-19 14:51:43
楼主
发表于 2011-6-9 00:14:45
