球墨铸铁皮下气孔成因分析

  皮下气孔是湿型件常见的铸造缺陷,所以说它带有流行性缺陷,且对薄壁铸件特别敏感,原因是薄壁件凝固速度快,气体来不及形成气泡,厚壁件凝固速度慢,气体形成气泡后有足够的时间上浮排出,不会滞留在铸件表层。

影响皮下气孔形成的主要因素有:
①残余镁量和残余稀上量,当镁残留量>0.06%时,皮下气孔显著增加。统计数据显示,湿型球墨铸铁件0.05%时,皮下气孔缺陷率为7%,当wmg残留=0.065%时,皮下气孔缺陷率剧增,高达33%。残留镁量越高,形成皮下气孔的倾向性越大。稀土元素会增大铁液的表面张力,能有效防止皮下气孔产生倾向,以wmg残留=0.025%左右为佳。
②铁液中硫含量高,容易引起皮下气孔,含硫量越高,情况就越严重。这是因为除了有氢致皮下气孔外,还可能由于H2S气体而使缺陷情况更为严重,球化处理后会产生氧化物和硫化物(包括MgS)渣滓,若扒渣不净MgS随铁液流进型腔,上浮至金属一铸型界面的MgS同界面水气发生化学反应,反应产物气体也会形成皮下气孔。
③铝和钛的影响,铁液中AL>0.03%时,皮下气孔增加,若残留铝和残留钛兼有时,则皮下气孔急骤增加,生产实践证明:球墨铸铁件AL<0.03%时,一般不会产生皮下气孔,值如果同时Ti>0.01%,则会促使铸件产生皮下气孔。
④铸型水分>5%时湿型球墨铸铁件易出现皮下气孔。因为铁液与铸型界面上的水分存在化学反府,产生气休,在铸件快速凝固吋,来不及上浮,就停留在靠近铸件表面上,形成皮下气孔。
⑤炉料冇水、球化剂和孕台剂吸潮及铁液屮含氢暈增加均会导致皮下气孔较多。
⑥溶渣过多和铁液氧化夹杂是产生皮下气孔的重要原因(渣为触媒导致皮下气孔产生)。
⑦铁水出炉温度低,或浇注温度低,易形成皮下气孔。
⑧浇注速度慢,铁液易氧化、降温、进渣,易形成皮皮下气孔。  上述诸因素单独出现时,皮下气孔虽有可能产生,但不会十分严重,如果几种因素同时叠加一起作用,则皮下气孔倾向大大增加。根据我公司铸造厂的生产实践,逐一对上述因素进行对照、分析、排查,最后确定其中②、⑥、 ⑦三种因素的影响较为严重。硫对湿型件皮下气孔的影响机理,目前尚无系统确切的理论依据,但原铁液硫含景高易产生皮下气孔,却是不争的事实,原因是高硫铁液易形成较多的硫化物夹杂物(MnS、FeS、MeS等),引起渣产生皮下气孔,另外,熔炼与处理过程中形成氣化物熔渣(如FeO、MnO、AlO、SiO等),铁液与型砂表面水分发生反应生成的氧化物熔渣等,都可能成为气体形核的衬底,吸附气体分子聚集成气泡,铁液中残留镁M过高,镁在脱硫、脱氧时产生的氧化物和硫化物越多,球墨铸铁的皮下气孔会急剧增加,将浇注温度提高到1380摄氏度以上,可以有效地防止皮下气孔,实质上铁液温度越高,夹杂物越少,其原因是:一方面氧化反应在高温下不易进行;另一方面高温夹杂物易于上升排除。   另外,涉及到铁液的化学成分、熔炼温度和纯净度,这是铁液冶金质量的3个主要指标。化学成分控制得越严格,有害元素硫含量越低;铁液温度越高,夹杂物越少;铁液的冶金质量越高,则产生皮下气孔的可能性越小。所以,提高铁液冶金质量,是生产湿型球墨铸铁件中防止皮下气孔的关键控制环节。


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