球墨鑄鐵件局部麻面缺陷的成因及預(yù)防

1、缺陷的形貌特征

　　球鐵件局部麻面缺陷一般出現(xiàn)在鑄件上表面的凹角處 (見圖1),由許多凹坑組成。凹坑的外形為圓形或不太規(guī)則的多邊形,其直徑大小多在1～3mm之間。圖2為麻面垂直斷面處的顯微組織。從圖中看出,坑壁多處保留有灰色的氧化物,而且,在凹坑附近,石墨不呈球狀而是以細(xì)的片狀或點(diǎn)狀形式存在。

2、缺陷形成的原因及機(jī)理

1) 型砂

　　公司生產(chǎn)中使用的型砂共有3種,即小造型機(jī)造型用濕型砂 ,半自動(dòng)造型線(FBM)用濕型砂以及樹脂砂生產(chǎn)線用自硬樹脂砂。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn),局部麻面缺陷大多出現(xiàn)在FBM生產(chǎn)線生產(chǎn)的鑄件上,小機(jī)器造型生產(chǎn)的鑄件很少出現(xiàn)這種缺陷,即使有也比較輕,而此類缺陷在樹脂砂生產(chǎn)的鑄件上則從未出現(xiàn)過。顯然,這種現(xiàn)象說明局部麻面缺陷與鑄件所用的型砂有關(guān),在本公司的生產(chǎn)條件下,它只出現(xiàn)在濕砂造型的鑄件中,而且以FBM造型線最為嚴(yán)重。

　　FBM 造型線所用的型砂與小造型機(jī)所用型砂都是用石英砂、膨潤土和煤粉加水混制而成的型砂,但二者的使用條件有很大的不同。第一,FBM造型線的型砂為單一砂,即不分面砂和背砂,用過后一起進(jìn)行再生處理。小造型機(jī)用的型砂有面砂和背砂之分,用過的型砂只有一小部分進(jìn)行再生處理,使其成為面砂。FBM造型線的型砂由于再生處理量大,新砂加入量相對(duì)較少,大量舊砂反復(fù)使用和再生,不斷經(jīng)受高溫鐵液的灼燒和混碾,死灰的比重不斷增加,從而降低了型砂的耐火性。實(shí)際檢測,其燒結(jié)度約為1050℃；第二,FBM造型線生產(chǎn)的鑄件中,型芯的使用量較大。型芯是用覆模砂制成的,殘存著樹脂和固化劑的覆模砂在型砂中的比例不斷增加,導(dǎo)致型砂偏向酸性。經(jīng)檢測,型砂的pH值7～8之間 ,略呈酸性 。
　　FBM造型線型砂的耐火性低以及其中含有較多的酸性物,很可能是導(dǎo)致鑄件局部出現(xiàn)麻面的重要原因。

(2) 熔煉溫度

　　公司生產(chǎn)的球墨鑄鐵件的品種多,大小相差懸殊,而且每次每種鑄件的定貨量多少不等。有時(shí),一爐鐵液需同時(shí)澆注幾種大小和厚薄相差很大的鑄件,這就為熔煉溫度的確定帶來困難。為了保證薄件的澆注,有時(shí)不得不把熔煉溫度提高到1550～1570℃。熔煉溫度提高之后,雖然保證了薄件的澆注成形,但同時(shí)也帶來某些弊端。其中之一就是隨著熔煉溫度的提高,熔渣變稀,流動(dòng)性增加,不易與液態(tài)金屬分離,造成數(shù)量較多的硅酸鹽熔體隨鐵液進(jìn)入型腔。另外,隨熔煉溫度的提高,鐵液在熔化、球化處理以及隨后的澆注過程中氧化加劇,從而增加了鐵液中氧化物的數(shù)量。

　　分析認(rèn)為,熔煉溫度高,鐵液中熔渣殘留量及金屬氧化物數(shù)量隨之增加,也是鑄件中產(chǎn)生局部麻面的一個(gè)重要條件。

2.2 形成機(jī)理
　　根據(jù)以上分析可以推測,鑄件中局部麻面缺陷的形成過程大致如下:鐵液中殘留的液態(tài)熔渣以及各種金屬氧化物隨鐵液進(jìn)入到鑄型中后不斷上浮,最后在上表面的凹角處受阻,并滯留于此。在這里,液態(tài)熔渣凝固形成渣孔。具有堿性的各種金屬氧化物,在高溫的作用下與型砂中的酸性物質(zhì)發(fā)生反應(yīng),其反應(yīng)產(chǎn)物形成了渣孔和氣孔等缺陷。

　　另外,鑄件的凹角處正是砂型的尖角處,此處被鐵液包圍,受熱最為嚴(yán)重。在高溫作用下,砂型表面的低熔點(diǎn)物質(zhì)熔化,加大了砂粒之間的距離,鐵液由此進(jìn)入,從而形成熱粘砂缺陷。這些缺陷綜合在一起,便在此處形成了局部麻面 。

3、預(yù)防措施

　　針對(duì)局部麻面產(chǎn)生的原因,生產(chǎn)中采取了2項(xiàng)預(yù)防措施:

　?、偌訌?qiáng)型砂更新力度,從而提高其耐火度,并使其pH值小于7;
　?、诤侠戆才派a(chǎn),控制FBM造型線所用球鐵的熔煉溫度在1550℃以下 。

　　采取以上2項(xiàng)措施之后,鑄件中局部麻面缺陷得 到了有效控制 ,說明我們對(duì)這種缺陷成因的分析是正確的,所采取的預(yù)防措施也是切實(shí)有效的。