Karakteristika og forebyggelsesmål for poreudfældning i gråt støbejern

1. Egenskaber ved poreudfældning i gråt støbejern

Nedbørsporøsiteten i grå støbejernsdele er en almindelig og specifik støbningsdefekt. Det er hovedsageligt forårsaget af det skarpe fald i opløseligheden af gasser (hovedsageligt brint og nitrogen) opløst i det smeltede jern under afkølings- og størkningsprocessen, som ikke kan frigøres fuldstændigt og udfælder i form af bobler og forbliver inde i støbningen. De vigtigste egenskaber ved udfældede porer er som følger:

en. Placeringsegenskaber: For det meste forekommer de hot spots, tykke og store sektioner eller kerneområder i den endelige størkning af støbegods: disse områder har en langsom størkningsgrad, hvilket giver mere tilstrækkelig tid til gasudvikling, akkumulering og vækst. Ofte inde i støbningen (væk fra overfladen): Selvom det undertiden er tæt på overfladen, er det normalt placeret i det indre eller det centrale område af støbningens vægtykkelse, i modsætning til subkutane porer, der tæt klæber til huden. Hold dig normalt væk fra gatesystemet og stigerørene: Fordi portet Riser -området stivner senere og har lavere tryk, er gas mere tilbøjelig til at migrere og flygte til disse områder. Nedbørsporerne er mere tilbøjelige til at danne ved isolerede varme knudepunkter langt væk fra disse "udstødningskanaler".

b. Form- og størrelsesegenskaber: Form: Små huller, der for det meste er cirkulære, elliptiske eller tårnformede. Hvis flere bobler samles ved størkningsfronten og vokser langs dendritterne, kan de også danne ormlignende, rumpetrul som eller uregelmæssige former fordelt langs korngrænser. Størrelse: Normalt relativt lille, med et diameterområde på ca. 0,5 mm til 3 mm. Men det kan også være større, især ved tykke og store sektioner. Indvendig væg: Glat, ren og skinnende (som et spejl), som er en af de mest typiske egenskaber ved udfældede porer. Da bobler dannes inde i det smeltede jern, kommer deres vægge i direkte kontakt med det flydende metal uden oxidation eller kontaminering.

c. Distributionsegenskaber: Isoleret eller lille klynget distribution: kan vises individuelt, men mere almindeligt samles flere eller flere stomata for at danne lokale små klynger. De er normalt ikke spredt eller jævnt fordelt (hvilket er tilfældet, når det opløste gasindhold er ekstremt højt). Spredt, men relativt koncentreret på placering: Inden for et tykt og stort tværsnit eller et hot spot-område kan der være flere spredte gasporepunkter.

d. Særlige træk fra andre porer: Forskel fra invasive porer: Invasive porer er normalt større og mere uregelmæssige, med ru og oxiderede indvendige vægge, og kan indeholde slagge (fordi gas kommer fra eksterne kilder såsom sandfugtighed, malings nedbrydning osv. Og gasinvasion kan bære slagge). Invasive porer er ofte placeret på den øverste overflade af støbegods eller nær overfladen af formhulen/sandkernen. Forskel fra subkutane porer: subkutane porer er placeret under overfladen af støbningen (1-3 mm) og er nålformede eller langstrakte, undertiden kun opdaget efter behandling eller rengøring. Dannelsen af subkutane porer er ofte relateret til kemiske reaktioner på overfladen af smeltet jern (såsom Feo+C -> Fe+Co), og oxidation kan også forekomme på den indre væg. Forskel fra reaktive porer: Reaktive porer (såsom CO -porer produceret af carbonoxygenreaktioner) har normalt en oxideret farve (blå eller mørk) på den indre væg med en mere uregelmæssig form og ledsages ofte af slagge eller indeslutninger.

e. Relaterede egenskaber ved dannelsesårsager: Tæt relateret til det originale gasindhold af smeltet jern: Molten jern med højt brint- og nitrogenindhold er mere tilbøjelige til at producere nedbørsporer. Tæt på størkningshastighed: Tykkere og langsommere køleområder har højere risici. Relateret til smeltet jernbehandling: brugen af fugt, korroderede og olieagtige ovnmaterialer, fugtige inokulanter/sfæroidizers, overdreven omrøring og høje overophedningstemperaturer af smeltet jern (stigende suge) kan alle øge tendensen til bundfældningspor. Resumé af nøgleidentifikationspunkter: Placering: Støbningstykkelse, stort tværsnit, hot spot og kerne. Form: hovedsageligt rund/oval/tårnformet eller ormformet. Indvendig væg: glat, ren og skinnende (den vigtigste funktion!). Størrelse: Lille til medium, normalt mindre end 3 mm. Distribution: isolerede eller små klynger, koncentreret i lokale områder. Identificering af disse funktioner er afgørende for nøjagtigt at bestemme typen af porøsitet, spore den grundlæggende årsag til defekter (såsom råvarer, smelteprocesser, inokulationsbehandlinger, hældningstemperaturer, støbning af design) og udvikling af effektive forebyggende mål. Måling af gasindholdet (især brintindhold) af smeltet jern er normalt et centralt verifikationstrin, når man har mistanke om, at det er en poredannelse.

Hvor kommer gassen fra de udfældede porer i gråt støbejern fra? Gassen i porerne af gråt støbejern kommer hovedsageligt fra den gas, der er opløst i det smeltede jern under smeltnings- og hældningsprocessen. Disse gasser udfælder på grund af et kraftigt fald i opløselighed under afkøling og størkning af det smeltede jern. Dens genererings- og opløsningsmekanisme involverer komplekse fysiske og kemiske processer, hvor kerne gasser er hydrogen (H ₂) og nitrogen (N ₂) og en lille mængde, der muligvis involverer kulilte (CO).

De vigtigste kilder og opløsningsprocesser for disse gasser er som følger:

en. Kilde- og generationsmekanisme for kernegas

en. 1. Hydrogen (H ₂) - the main source of evolved gases: moisture and oil in furnace materials: moist furnace materials (pig iron, scrap steel, recycled materials), rust (Fe ₂ O ∝· nH ₂ O), oil or organic matter (such as cutting oil, plastics) decompose at high temperatures: 2H ₂ O → 2H ₂+O ₂ C ₘ H ₙ (kulbrinter) → MC+(N/2) H ₂ Vanddamp i smeltemiljøet: Fugt i fugtige smelteovne, ikke -truede sej, værktøjer eller belægninger. Ovnatmosfære: Atmosfæren, der indeholder H ₂ O genereret ved brændstofforbrænding (såsom naturgas, koksovngas). Fugtabsorption af inokulanter/tilsætningsstoffer: inokulanter eller legeringer såsom ferrosilicon og ferromanganese absorberer fugt fra luften. Opløsningsmekanisme: Jern kan opløse brintgas, når det er i en høj temperatur flydende tilstand. Ved høje temperaturer er opløseligheden relativt høj (op til 5-7 ppm ved 1500 ℃), men under størkning falder opløseligheden kraftigt til ca. 1/3 ~ 1/2 (næsten uopløselig i fast tilstand)

en. 2. nitrogen (N ₂) - En vigtig kilde, især i høje nitrogenovnmaterialer. Kilde: Nitrogenholdige legeringer/ovnmaterialer: Skrotstål (især legeringsstål), nitrogenholdigt svinejern, nitrogen i karburatorer. Nitrogen i ovngas: Cirka 78% af luft er N ₂, hvilket inhaleres, når smeltet jern udsættes for luft eller omrøres i elektriske bueovne eller induktionsovne. Nedbrydning af harpiks sand/belægning: Furan harpiks og aminhærdemidler nedbrydes for at producere nitrogenholdige gasser (såsom NH3) HCN）。 Opløsningsmekanisme: opløseligheden af nitrogen i smeltet jern øges også med temperaturen, men påvirkes af sammensætningen af det smeltede jern (carbon og silicon reducerer nitrogenopløseligheden). Opløseligheden falder markant under størkning (fast opløselighed er ekstremt lav).

en. 3. carbonmonoxid (CO) - sekundær, men muligvis involveret kilde: carbon (C) i smeltet jern reagerer med opløst ilt (O) eller oxider (såsom Feo): (Bemærk: CO -bobler danner normalt reaktive porer snarere end atypiske nedbør, men kan coexist under specifikke betingelser).

3. hvordan man forhindrer og kontrollerer forekomsten af gasporefejl: Forebyggelsesstrategi: Skæring af gasskilden+Fremme af flugt

en. Kontroller strengt ovnmaterialet og smeltningsmiljøet: ovnmaterialet er tørt, rustfrit og fri for oliepletter. Tør fuldt ud og værktøjer (> 800 ℃). Undgå overdreven overophedning (> 1500 ℃) og langvarig isolering.

b. Optimer smeltet jernbehandling: Inokulant/legering Pre Baked (200 ~ 300 ℃). Brug lavt nitrogenharpiks sand eller forstærket støbesand til udstødning.

c. Procesdesign assisteret udstødning: Installer koldt jern for at fremskynde størkning i tykke og store områder. Designeligt designe stigerøret og udstødningskanalen for at lette gasmigration mod stigerøret.

d. Udfør om nødvendigt afgasningsbehandling: introducer inert gas (såsom AR) for at drive brint, eller tilsætte afgasmiddel (såsom sjælden jordlegering).

Resumé: Gassen, der udfælder porer i gråt støbejern, er i det væsentlige H ₂ og N ₂ opløst under smelteprocessen af smeltet jern, der stammer fra fugtigt/nitrogenholdigt ovnmaterialer, ovngas og forkert drift. Under størkning udfældes overmættelsen på grund af et pludseligt fald i opløselighed og indfanges til sidst af dendritter for at danne glatte cirkulære porer på den indre væg. Kontrol af kildegasopløsningen og optimering af størkningsprocessen er nøglen til at helbrede problemet.