Charakterystyka i miary zapobiegania opadom porów w szarym żeliwie

1. Charakterystyka opadów porów w szarym żelazku

Porowatość opadów w szarych częściach żeliwa jest powszechną i specyficzną wadą odlewającą. Jest to głównie spowodowane gwałtownym spadkiem rozpuszczalności gazów (głównie wodoru i azotu) rozpuszczonego w stopionym żelazie podczas procesu chłodzenia i zestalania, którego nie można całkowicie uwolnić i wytrącić w postaci pęcherzyków i pozostać wewnątrz odlewu. Główne cechy wytrąconych porów są następujące:

A. Charakterystyka lokalizacji: Występuje głównie w gorących punktach, grubych i dużych sekcjach lub podstawowych obszarach końcowego zestalania odlewów: Obszary te mają powolne wskaźniki zestalania, zapewniając większy czas na ewolucję, akumulację i wzrost gazu. Często wewnątrz odlewu (z dala od powierzchni): Chociaż czasami blisko powierzchni, zwykle znajduje się w wewnętrznym lub środkowym obszarze grubości ściany odlewanej, w przeciwieństwie do porad podskórnych, które ściśle przylegają do skóry. Zwykle trzymaj się z dala od systemu bramkowania i pionowych: ponieważ obszar bramkowania utrwala później i ma niższe ciśnienie, gaz jest bardziej prawdopodobny migra i ucieka do tych obszarów. Pory opadowe częściej tworzą się w izolowanych gorących węzłach daleko od tych „kanałów wydechowych”.

B. Charakterystyka kształtu i wielkości: Kształt: Małe otwory, które są w większości okrągłe, eliptyczne lub w kształcie łzy. Jeśli wiele pęcherzyków gromadzi się na froncie zestalania i rosną wzdłuż dendrytów, mogą również tworzyć robaka, takie jak kijanki lub nieregularne kształty rozmieszczone wzdłuż granic ziaren. Rozmiar: Zwykle stosunkowo mały, o średnicy od około 0,5 mm do 3 mm. Ale może być również większe, szczególnie w grubych i dużych sekcjach. Ściana wewnętrzna: gładka, czysta i błyszcząca (jak lustro), która jest jedną z najbardziej typowych cech wytrąconych porów. Ponieważ pęcherzyki powstają wewnątrz stopionego żelaza, ich ściany są bezpośrednio kontaktowe z ciekłym metalem bez utleniania lub zanieczyszczenia.

C. Charakterystyka dystrybucji: izolowany lub mały rozkład klastrowy: może pojawiać się indywidualnie, ale częściej kilka lub więcej stomata zbiera się razem, tworząc lokalne małe klastry. Zazwyczaj nie są rozproszone ani równomiernie rozmieszczone (co dzieje się w przypadku, gdy rozpuszczona zawartość gazu jest wyjątkowo wysoka). Rozproszone, ale stosunkowo skoncentrowane w miejscu: w grubym i dużym obszarze przekroju lub gorącego miejsca może być wiele rozproszonych punktów porów gazowych.

D. Charakterystyczne cechy z innych porów: Rozróżnienie od porów inwazyjnych: Pory inwazyjne są zwykle większe i bardziej nieregularne, z szorstkimi i utlenionymi ścianami wewnętrznymi i może zawierać żużla (ponieważ gaz pochodzi ze źródeł zewnętrznych, takich jak wilgotność piasku, rozkład farby itp., A inwazja gazu może przenosić żużlę). Pory inwazyjne często znajdują się na górnej powierzchni odlewów lub w pobliżu powierzchni wnęki/rdzenia piasku. Różnica od porów podskórnych: pory podskórne znajdują się poniżej powierzchni odlewu (1-3 mm) i są w kształcie igły lub wydłużone, czasem odkrywane tylko po przetworzeniu lub czyszczeniu. Tworzenie porów podskórnych jest często związane z reakcjami chemicznymi na powierzchni stopionego żelaza (takich jak FeO+C -> Fe+CO), a utlenianie może również wystąpić na ścianie wewnętrznej. Różnica od porów reaktywnych: pory reaktywne (takie jak Pory CO wytwarzane przez reakcje tlenu węglowego) zwykle mają utleniony kolor (niebieski lub ciemny) na ścianie wewnętrznej o bardziej nieregularnym kształcie i często towarzyszy im żużla lub wtrącenia.

mi. Powiązane cechy powodów tworzenia: ściśle związane z pierwotną zawartością gazu w stopionym żelazie: stopione żelazo o wysokiej zawartości wodoru i azotu częściej wytwarza pory wytrącania. Ściśle związane z prędkością zestalania: grubsze i wolniejsze obszary chłodzenia mają wyższe ryzyko. Związane z stopionym obróbką żelaza: Zastosowanie materiałów wilgotnych, skorodowanych i tłustego pieca, wilgotne inokulanty/sferoidizery, nadmierne mieszanie i wysokie temperatury przegrzania stopionego żelaza (rosnące ssanie) może zwiększyć tendencję do porad wytrącania. Podsumowanie kluczowych punktów identyfikacyjnych: Lokalizacja: Grubość odlewania, duży przekrój, gorący punkt i rdzeń. Kształt: głównie okrągły/owalny/łzy w kształcie robaka. Wewnętrzna ściana: gładka, czysta i błyszcząca (najważniejsza cecha!). Rozmiar: Mały do średniej, zwykle mniej niż 3 mm. Rozkład: izolowane lub małe klastry, skoncentrowane na obszarach lokalnych. Zidentyfikowanie tych cech ma kluczowe znaczenie dla dokładnego określania rodzaju porowatości, śledzenia pierwotnej przyczyny wad (takich jak surowce, procesy topnienia, zabiegi zaszczepienia, temperatury, projekty odlewów) i opracowanie skutecznych środków zapobiegawczych. Pomiar zawartości gazu (szczególnie zawartości wodoru) stopionego żelaza jest zwykle kluczowym etapem weryfikacji, gdy podejrzewa, że jest to tworzenie porów.

Skąd pochodzi gaz z wytrącających się porów w szarym żeliwie? Gaz w porach szarego żeliwa pochodzi głównie z gazu rozpuszczonego w stopionym żelazku podczas procesu topnienia i nalewania. Gazy te wytrąnią się z powodu gwałtownego spadku rozpuszczalności podczas chłodzenia i zestalania stopionego żelaza. Jego mechanizm wytwarzania i rozpuszczania obejmuje złożone procesy fizyczne i chemiczne, przy czym gazy rdzeniowe to wodór (H ₂) i azot (N ₂), a niewielka ilość może obejmować tlenk węgla (CO).

Główne źródła i procesy rozpuszczania tych gazów są następujące:

A. Źródło i mechanizm generowania gazu rdzeniowego

A. 1. Wodór (H ₂) - Główne źródło ewoluowanych gazów: wilgoć i olej w Materiały do pieca: wilgotne materiały pieca (żelazo świńskie, złom, materiały z recyklingu), rdza (Fe ₂ o ∝ · nh ₂ O), olej lub materia organiczna (takie jak olej tnący, plastyczność) Rozkład w wysokich temperaturach: 2H ₂ o → 2H ₂ ₂ ₂ o ₂ ₂ o ₂ ₂ O) olej lub materia organiczna (takie jak cięcie olej, tworzywa sztuczne) Rozkład w wysokich temperaturach: 2H ₂ → 2H ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₘ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ ₂ O) olej lub materia organiczna (hydrocar. → MC+(N/2) H ₂ Vapor wodny w środowisku topnienia: wilgoć w wilgotnych piecach topnienia, niepokojące kadzi, narzędzia lub pokrycia. Atmosfera pieca: atmosfera zawierająca h ₂ o wytwarzaną przez spalanie paliwa (takiego jak gaz ziemny, gaz do koksu). Absorpcja wilgoci inokulantów/dodatków: inokulanty lub stopy, takie jak ferrocelicon i ferromanganes, pochłaniają wilgoć z powietrza. Mechanizm rozpuszczania: Żelazo może rozpuszczać gaz wodorowy, gdy znajduje się w stanie ciekłym w wysokiej temperaturze. W wysokich temperaturach rozpuszczalność jest stosunkowo wysoka (do 5-7 ppm przy 1500 ℃), ale podczas zestalania rozpuszczalność spada gwałtownie do około 1/3 ~ 1/2 (prawie nierozpuszczalne w stanie stałym)

A. 2. Azot (N ₂) - ważne źródło, szczególnie w materiałach o wysokim azotie. Źródło: Stopy zawierające azot/Materiały do pieca: stal złomowa (zwłaszcza stal stopowa), żelazo świńskie zawierające azot, azot w gaźnikach. Azot w gazie pieca: Około 78% powietrza wynosi N ₂, które jest wdychane, gdy stopione żelazo jest eksponowane na powietrze lub mieszane w elektrycznych piecach łukowych lub piecach indukcyjnych. Rozkład piasku/powłoki żywicy: żywice furanu i środki utwardzające aminę rozkładają się w celu wytwarzania gazów zawierających azot (takie jak NH3) Mechanizm rozpuszczania HCN: rozpuszczalność azotu w żelazku stopionym również wzrasta wraz z temperaturą, ale wpływa na skład stopionego żelaza (węgiel i krzemion zmniejszają rozpuszczalność azotu). Rozpuszczalność znacznie maleje podczas zestalania (rozpuszczalność stała jest wyjątkowo niska).

A. 3. Tlenek węgla (CO) - Wtórne, ale prawdopodobnie dotyczyło źródła: węgiel (C) w stopionym żelazie reaguje z rozpuszczonym tlenem (O) lub tlenkami (takimi jak FeO): (Uwaga: Bubble CO zwykle tworzą pory reaktywne, a nie atypowe pory wytrącania, ale mogą współistnieć w określonych warunkach).

3. Jak zapobiegać i kontrolować występowanie wad porów gazowych: Strategia zapobiegania: Odcięcie źródła gazu+promowanie ucieczki

A. Ściśle kontroluj materiał pieca i środowisko topnienia: materiał pieca jest suchy, wolny od rdzy i wolny od plam oleju. Całkowicie wysuszyć kadzi i narzędzia (> 800 ℃). Unikaj nadmiernego przegrzania (> 1500 ℃) i przedłużonej izolacji.

B. Zoptymalizuj leczenie stopionego żelaza: inokulant/stop wstępnie pieczony (200 ~ 300 ℃). Użyj piasku nisko żywicy azotowej lub wzmocnionego piasku formowania do spalin.

C. Projekt procesu wspomagany wydech: Zainstaluj zimne żelazo, aby przyspieszyć zestalenie się w grubych i dużych obszarach. Dalej zaprojektuj pionę i kanał wydechowy, aby ułatwić migrację gazu w kierunku pionu.

D. W razie potrzeby wykonaj obróbkę odgazowującą: Wprowadź obojętny gaz (taki jak AR) do napędzania wodoru lub dodaj środek odgazowy (taki jak stop Ziemi).

Podsumowanie: Gaz, który wytrąca pory w szarym żeliwie, jest zasadniczo H ₂ i N ₂ rozpuszczony podczas procesu topnienia stopionego żelaza, pochodzącego z materiałów pieca zawierających wilgotne/azot, gaz i niewłaściwe działanie. Podczas zestalania wytrącanie przesyłka wytrąca się z powodu nagłego zmniejszenia rozpuszczalności i jest ostatecznie wychwytywane przez dendryty w celu utworzenia gładkich kołowych porów na ścianie wewnętrznej. Kontrola rozpuszczania gazu źródłowego i optymalizacja procesu zestalania jest kluczem do wyleczenia problemu.