TA的每日心情 | 开心
2019-3-1 00:00 |
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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。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，我先抛砖引玉：
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特征： 枝晶间裂隙状氮气孔
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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。2 I4 S! L: P1 n
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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。% J+ S* {: M6 N6 x
8 y( ~: y( p, X 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。- @3 T: O; c. R2 J. N3 M7 Y
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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。+ G; P# B, t5 _0 B; B9 f. D
% t* {8 V- H$ {5 m) Q 沥青焦炭含氮量高，作为增碳剂使用时容易产生氮气孔，必须引起高度重视。而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孔。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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( {" W E: e f0 K0 c2 c 机理：
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①用树脂砂生产铸铁件更容易产生氮气孔，这是因为当铁液浇入铸型后，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。" Q1 m) l6 F$ \1 H# ~' M* ~7 I
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②铁水中含氮量大于100ppm时，往往会产生氮气孔，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。金属液内的含氮量主要靠控制原材料废钢进行。& X, f- b$ v2 E4 z
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③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。) w8 g3 p( ]* V* w
# y& V$ d( m$ }$ G3 J* @8 g5 N ④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。 9 t2 [" b# t" r0 f- G, p6 s% |9 U' T0 ?
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⑤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。
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9 p+ I' q; o' ?3 z+ x ⑥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。
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* a, k1 o& ~3 d5 P2 x ⑦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。; T* v' k; C, R& _/ |5 x
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降低氮气孔缺陷的方法总结：! j% K2 P7 y# L M8 f, Z, L5 V
/ D, Z \- P3 t 1)将废钢加入量由3O%降至2O％；
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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；
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* V6 ]2 ^7 V' B* g 3)选用含N量5＜的中氮树脂，减少粘结剂中含N量；6 J9 Y2 ]4 Y1 k6 R' U% [* T k
+ e$ q o: D1 b# y- R: N5 q 4)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；$ w) E _1 A, l* l+ F) m* u- G
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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；
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6)新旧砂比例，减少旧砂用量；
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7)在造型操作上下功夫，特别是刷涂料后，要用喷灯烘干；
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8)改进浇注系统，提高浇注速度，缩短浇注时间；
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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；/ k. D3 W, Y; b$ V, a
5 q4 g# w* S/ d" p: w: J0 o 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 2018-5-8 21:31:57
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发表于 2022-9-15 19:29:18
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发表于 2018-6-29 22:02:10
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