Характеристики и мерки за превенция на валежите от порите в сив чугун

1. Характеристики на валежите от порите в сив чугун

Портозността на валежите в сивите чугунени части е често срещан и специфичен дефект на леене. Той се причинява главно от рязкото намаляване на разтворимостта на газовете (главно водород и азот), разтворени в разтопеното желязо по време на процеса на охлаждане и втвърдяване, които не могат да бъдат напълно освободени и утаяване под формата на мехурчета и остават вътре в леенето. Основните характеристики на утаените пори са както следва:

a. Характеристики на местоположението: Най -вече се срещат в горещите точки, дебели и големи участъци или основни зони на окончателното втвърдяване на отливките: тези райони имат бавна скорост на втвърдяване, осигурявайки по -достатъчно време за развитие на газ, натрупване и растеж. Често вътре в леенето (далеч от повърхността): Въпреки че понякога е близо до повърхността, той обикновено се намира във вътрешната или централната област на дебелината на лестищата стена, за разлика от подкожните пори, които тясно се придържат към кожата. Обикновено стойте далеч от системата за гейт и щрангове: Тъй като зоната на щранг на Gating се втвърдява по -късно и има по -ниско налягане, газът е по -вероятно да мигрира и да избяга в тези райони. Порите на валежите са по -склонни да се образуват при изолирани горещи възли далеч от тези „отработени канали“.

б. Характеристики на формата и размера: Форма: Малки дупки, които са предимно кръгли, елиптични или с оформени сълзи. Ако множество мехурчета се събират на предната част на втвърдяването и растат по дендритите, те също могат да образуват червей като попови като или нередовни форми, разпределени по границите на зърното. Размер: Обикновено сравнително малък, с диаметър диаметър около 0,5 мм до 3 мм. Но може да е и по -голям, особено при дебели и големи участъци. Вътрешна стена: Гладка, чиста и лъскава (като огледало), което е една от най -типичните характеристики на утаените пори. Тъй като мехурчетата се образуват вътре в разтопеното желязо, стените им влизат в пряк контакт с течния метал без окисляване или замърсяване.

c. Характеристики на разпределение: Изолирани или малки клъстерирани разпределение: Може да се появи индивидуално, но по -често няколко или повече стомани се събират заедно, за да образуват местни малки клъстери. Обикновено те не се разпръскват или равномерно се разпределят (което е случаят, когато съдържанието на разтворен газ е изключително високо). Разпръснато, но сравнително концентрирано в местоположение: В рамките на дебело и голямо напречно сечение или горещо място може да има множество разпръснати точки на газови пори.

г. Отличителни характеристики от други пори: Разграничаване от инвазивните пори: Инвазивните пори обикновено са по -големи и по -нередовни, с груби и окислени вътрешни стени и могат да съдържат шлака (тъй като газът идва от външни източници като пясъчна влага, разлагане на боята и т.н., а газовата инвазия може да носи шлака). Инвазивните пори често са разположени на горната повърхност на отливки или близо до повърхността на кухината на плесен/пясъчна сърцевина. Разлика от подкожните пори: Подкожните пори са разположени под повърхността на леенето (1-3 мм) и са с форма на игла или удължена, понякога открити само след обработка или почистване. Образуването на подкожни пори често е свързано с химични реакции на повърхността на разтопеното желязо (като Feo+C -> Fe+Co), а окисляването може да се появи и на вътрешната стена. Разлика от реактивните пори: Реактивните пори (като CO пори, произведени от реакции на въглероден кислород) обикновено имат окислен цвят (син или тъмен) на вътрешната стена, с по -неправилна форма и често са придружени от шлака или включвания.

E. Свързани характеристики на причините за образуване: тясно свързано с първоначалното съдържание на газ в разтопено желязо: разтопено желязо с високо съдържание на водород и азот е по -вероятно да произвежда пори за валежи. Тясно свързани със скоростта на втвърдяване: По -дебелите и по -бавни охлаждащи зони имат по -високи рискове. Свързано с разтопена обработка на желязо: Използването на влажни, корозирани и мазни материали, влажни инокуланти/сфероидизатори, прекомерно разбъркване и високи температури на прегряване на разтопено желязо (увеличаване на засмукване) могат да увеличат тенденцията за порите на утаяването. Обобщение на ключовите точки за идентификация: Местоположение: Дебелина на леене, голямо напречно сечение, горещо място и сърцевина. Форма: Главно кръгла/овална/сривна оформена или оформена червей. Вътрешна стена: гладка, чиста и лъскава (най -важната характеристика!). Размер: Малки до средни, обикновено по -малко от 3 мм. Разпределение: Изолирани или малки клъстери, концентрирани в местните райони. Определянето на тези характеристики е от решаващо значение за точното определяне на вида на порьозността, проследяването на първопричината на дефектите (като суровини, процеси на топене, обработки на инокулация, изливащи температури, проектиране на леене) и разработване на ефективни превантивни мерки. Измерването на съдържанието на газ (особено съдържанието на водород) на разтопеното желязо обикновено е ключов етап на проверка, когато подозира, че това е образуване на пори.

Откъде идва газът от утаяващите пори в сив чугун? Газът в порите от сив чугун главно идва от газ, разтворен в разтопеното желязо по време на процеса на топене и изливане. Тези газове се утаяват поради рязко намаляване на разтворимостта по време на охлаждането и втвърдяването на разтопеното желязо. Неговият механизъм за генериране и разтваряне включва сложни физически и химични процеси, като основните газове са водород (H ₂) и азот (N ₂), и малко количество, вероятно включващо въглероден оксид (CO).

Основните източници и процесите на разтваряне на тези газове са както следва:

a. Източник и механизъм за генериране на основния газ

a. 1. Водород (H ₂) - Основният източник на еволюирали газове: влага и масло в материали за пещ: Влажни материали за пещ (чугун, стомана за скрап, рециклирани материали), ръжда (Fe ₂ O ∝ · NH ₂ O), масло или органично вещество (като рязане на масло, пластмаси) се разлагат при високи температури: 2H ₂ O → (въглеводороди) → MC+(n/2) H ₂ Водна пара в средата на топене: влага във влажно топене на пещи, небрежни черпаци, инструменти или покрития. Атмосфера на пещ: Атмосферата, съдържаща H ₂ O, генерирана от изгаряне на гориво (като природен газ, газ на коксите). Абсорбция на влага на инокуланти/добавки: инокуланти или сплави като феросиликон и фероманнянски абсорбират влагата от въздуха. Механизъм за разтваряне: Желязото може да разтвори водородния газ, когато е в течно състояние с висока температура. При високи температури разтворимостта е сравнително висока (до 5-7 ppm при 1500 ℃), но по време на втвърдяване разтворимостта намалява рязко до около 1/3 ~ 1/2 (почти неразтворима в твърдо състояние)

a. 2. Азот (N ₂) - важен източник, особено в материалите с висока азотна пещ. Източник: Азотни сплави/материали за пещ: Скрап стомана (особено сплавска стомана), съдържаща азот чугун, азот при карбуризатори. Азот в пещ газ: Около 78% от въздуха е N ₂, който се вдишва, когато разтопеното желязо е изложено на въздух или се разбърква в електрически дъгови пещи или индукционни пещи. Разлагане на пясък/покритие на смола: Фуранската смола и аминовите втвърдяващи агенти се разлагат, за да произвеждат азотни газове (като NH3) HCN ）。 Механизъм за разтваряне: Разтворимостта на азота в разтопено желязо също се увеличава с температурата, но се влияе от състава на разтопеното желязо (въглерод и силициево намаляване на атрогенната разтворимост). Разтворимостта значително намалява по време на втвърдяване (твърдата разтворимост е изключително ниска).

a. 3. Въглероден оксид (CO) - Вторичен, но евентуално включен източник: въглерод (С) в разтопено желязо реагира с разтворен кислород (О) или оксиди (като FEO): (Забележка: CO мехурчетата обикновено образуват реактивни пори, а не атипични пори за утаяване, но могат да съществуват при определени условия).

3. Как да предотвратим и контролираме появата на дефекти на газовите пори: Стратегия за предотвратяване: Изрязване на източника на газ+Насърчаване на бягството

a. Строго контролирайте материала на пещта и среда за топене: материалът на пещта е сух, без ръжда и без петна от масло. Напълно изсушете черпаците и инструментите (> 800 ℃). Избягвайте прекомерното прегряване (> 1500 ℃) и продължителната изолация.

б. Оптимизиране на разтопена обработка на желязо: инокулант/сплав предварително изпечен (200 ~ 300 ℃). Използвайте пясък с нисък азотен смола или подсилен пясък за формоване за изгорели газове.

c. Процесният дизайн Асистиран ауспух: Инсталирайте студено желязо, за да ускорите втвърдяването на дебели и големи площи. Разумно проектирайте щранг и изпускателния канал, за да улесните миграцията на газа към щранг.

г. Ако е необходимо, извършете дегазано третиране: въведете инертен газ (като AR) за задвижване на водород или добавете дегасиращ агент (като например рядка земна сплав).

Обобщение: Газът, който утаява порите в сив чугун, по същество е H ₂ и n ₂ разтворен по време на процеса на топене на разтопено желязо, произхождащ от влажни/азотни съдържащи материали, пещ, пещ и неправилна работа. По време на втвърдяване свръхнасищането се утаява поради внезапно намаляване на разтворимостта и в крайна сметка се улавя от дендритите, за да образува гладки кръгли пори на вътрешната стена. Контролът на разтварянето на газовия източник и оптимизирането на процеса на втвърдяване са ключът за излекуване на проблема.