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      鑄鋼件常見質量問題及主要影響因素

大綱

一.鑄鋼件質量問題分類

二.如何保證鑄件的形狀尺寸

三.砂孔（夾砂）的形成原因及防止措施

四.渣孔（夾渣）的形成及防止

五.氣孔的形成及防止

六.縮孔縮松的產生原因和防止

七.粘砂

八.裂紋   

 

一.鑄鋼件質量問題分類

 

1.材質類

（1）化學成分

 一般認為化學成分由熔煉可決定，基本上是這樣，但也不完全如此，成品棒的化學成分合格了，鑄件不能說一定合格。

 A.取樣的不均勻性

   中頻爐熔煉的優勢之一是化學成分均勻，好操作，但也要在加入合金后停留一段時間，才能取樣分析。

 B.化驗技術

  試樣表面要磨下一定深度。

  試樣面一定要平整，避免用影響分析準確度的砂輪，如碳化硅砂輪會影響定碳的準確度。

  標準棒塊選用要正確，分析前要標定。

  C.爐內的化學成分變化

    已化驗合格的鋼水長時間放在爐內，成分會變化。

  D.出鋼時鋼水成分的變化，某些元素如：Si，Mn, Cr會燒損

  E.鋼水包對鋼水成分的影響

   前一包中殘余鋼水會污染下一包的鋼水成分，特別是產生含碳量低的不銹鋼時很明顯，碳容易上升，要求澆注后鋼水包一定要用氧氣吹干凈，不能結包底，結包壁，也不要留有殘渣，鋼包一定要烘烤好（800℃以上)

  針對D,E兩條，要統計出鋼成品試棒與試棒化學成分（主要是C,Mn,Si)的變化規律。

  有意識控制出鋼時的化學成分。

（2）機械性能

   A.熱處理

    化學成分決定后，熱處理是影響機械性能的關鍵因素，要

    有正確的熱處理工藝和正確的操作方法?；瘜W成分影響熱        處理工藝，因此同種牌號的鋼種化學成分波動不能大。

    熱處理后的試棒毛坯不能用熱加工的方法來加工，用線切割取樣后要用機械加工的方法把熱影響層加工掉。

   C.正確的試驗方法

2.形狀尺寸類

  A.工藝的正確性 

    鑄件的非正常的變形和尺寸變化要靠工藝措施來調整。

  B.木模

    要防止氣候變化的變形和使用過程中的損壞和變形，材料要好，結構要好，形狀尺寸要準確。

    便于操作，防止操作過程中砂型，砂芯的損壞和變形。

  C.生產操作

    造型，制芯，合箱，氣割，碳刨，打磨，熱處理等操作都會影響鑄件的形狀和尺寸。

3.缺陷類

  A.夾雜：砂孔和渣孔； B.氣孔； C.縮孔，縮松； D.裂紋：熱烈和冷裂；  E.澆不到，冷隔； F.粘砂； G.飛邊，毛刺； H.皺皮，表面粗糙等等。

4.其他類質量問題如：跑鋼水，澆不足（少鋼水)，錯箱，抬箱，鑄字不清晰等

二.如何保證鑄件的形狀尺寸

 

1.合理的工藝措施

   （1）合適的工藝參數：縮水，工藝補正量，反變形量等。

   （2）合理的工藝方案。

2.模型

    模型是決定鑄件形狀尺寸準確性的主要因素。曲面形狀，空間形狀，非規則部位的尺寸，壁厚幾乎完全由模具形成，生產中一是測量困難，二是難以控制，這就要求模具一定要尺寸、形狀準確。

    模具的基本要求：分模型的技術要求和管理要求。

  （1）材料：種類，級別，干燥程度；

  （2）結構；

  （3）尺寸，平直度；

  （4）表面狀況，光潔度，油漆的質量和種類；

  （5）使用方面的要求。   

 

 

3.造型方法

  自硬砂在操作過程中變形小，有效地保證鑄件的形狀尺寸精度；

  自硬砂起模太早，強度不夠，砂型和砂芯會變形；

  砂芯的哈夫面不平，影響鑄件尺寸。

  放置不當，會引起砂型（芯）的變形。

  涂料堆集會影響鑄件的尺寸。

4.合箱操作

  合箱是將砂型，砂芯裝配起來，對鑄件的形狀尺寸影響很大，最大的影響是砂芯位置和錯箱。

三.砂孔（夾砂）的形成原因及防止措施

 

 

 砂孔是砂型鑄件最常見最難避免的缺陷。

  1.砂孔

 （1）分布特征

    分散性夾砂，常見于表面和皮下，常集中在上箱的外表面和下箱的內表面，少數在鑄件的內部。

 （2）形成原因

   砂型（芯）強度不高，合箱時稍有原因就脫落。

   砂型（芯）強度不高，經不起鋼水的沖刷。

   合箱時砂型（芯）壓壞。

   高溫下強度差，在高溫鋼水作用下翹曲，變形，凸起進入鑄件

   砂型的出氣孔中浮砂下落，特別是在澆注時浮砂下落，砂型上表面的浮砂            也很容易通過出氣孔下落。

   合箱時型腔表面、砂芯表面沒有清掃干凈，砂型（芯）表面有浮砂等等。

（3）防止方法

   提高砂型（芯）的強度，特別是表面強度，高溫強度，耐火度，要緊實，涂料要好，涂刷好，芯頭部位，分型面涂料不能堆集。

   起模，合箱防止損壞；

   芯頭要有間隙。

2.塊狀類砂

  砂型（芯）強度低，合箱時壓壞，特別要強調分型面要平，強度要好，分型面涂料不能堆集，分型面要用石棉繩。

四.渣孔（夾渣）的形成和防止

 

 

1.渣孔（夾渣）的分布特征

  大多數類似砂孔，但鑄件內部也有時出現。

2.分類

  按形成原因分為外來夾渣，反應性夾渣和自生夾渣

  外來夾渣：煉鋼時的爐渣，包中的渣，閥口套脫落的夾雜物，大多數類似砂孔，在鑄件上箱外表面和下箱內腔的上表面。

  反應性夾渣：鋼水與砂型或空氣起反應生產的夾渣，往往與夾砂，氣孔共生，比較少。

  自生（析出性）夾渣：溶解在鋼水中的夾雜物在降溫，凝固時析出的夾渣，常在鑄件內部出現，比較細小，密集，與縮孔、縮松共生。

3.防止方法

  外來夾渣：一是減少夾雜物的來源，二是澆注前鎮靜。包底吹氬效果很好。

  反應類渣：減少澆注時的吸氣，防止鋼水與砂型之間的化學反應，加強鋼水脫氧。

  自生性夾渣：提高鋼水質量，減少鋼水中的夾雜物，加強鋼水脫氧。

五.氣孔的形成和防止

 

 

氣孔也是鑄件常見缺陷之一，形成的原因很多，有些氣孔容易

防止，有些難以解決。

從氣孔的生成原因分為：卷入氣孔，侵入氣孔，反應氣孔和析

出氣孔。

氣孔與縮孔的區別是氣孔是圓形或帶夾頭的圓形，內壁光滑。

1.卷入氣孔：比較少見，由鋼水在澆注時卷入氣孔造成的，鋼水從澆道進入型腔時，最容易產生，尤其是對著型（芯）沖刷時，要求鋼水進入型腔時要平穩，最好底注。這種氣孔一般呈圓形，比較大而孤單，在鑄件內部位置不固定,一般在中上部。。

2.侵入氣孔：由型芯、冷鐵等外部產生的氣體侵入鑄件表面所形成，分布在鑄件表層，呈梨形或橢圓形，比較大，俗稱皮下氣孔，型芯要烘干，冷鐵不能受潮，表面不能有銹，氧化皮。

3.反應氣孔：鋼水與型芯、冷鐵表面起反應或鋼水內部的反應形成的氣孔，前一種分布在鑄件表面，呈比較密集的針頭形或橢圓形，俗稱皮下針孔，后一種常出現在鑄件內部某個位置，整個截面都有，密集，呈針形，常伴有夾雜物產生，砂型含有水、雜質（如氧化鐵含量高），冷鐵表面的鐵銹，不好的涂料都有可能與鋼水反應形成氣孔。減少鋼水中的夾雜物，特別是氧化物，能有效防止這類氣孔。

4.析出氣孔：溶解在鋼水中的氫氣、氮氣在鑄件冷卻凝固過程中會析出成為氣孔，呈細小的圓形或橢圓形，也有時呈針狀，分布在鑄件內部整個截面上，熱節處，厚截面處比較嚴重，熔煉時要注意除氣，防止吸氣，不用受潮的爐料，用造渣材料覆蓋鋼水表面等。反復熔煉，鋼水中的氣孔含量不斷增加，因此中頻爐熔煉時要控制返回料的加入量。

六.縮孔、縮松的產生原因和防止

 

縮孔縮松是鑄鋼件常見缺陷之一，閥門鑄件屬于耐壓鑄件，要

盡量避免。

1.縮孔和縮松

    鑄件在液態降溫和凝固過程中產生體積收縮。某個部位在產生體積收縮時得不到鋼水的補充，就會產生縮孔，肉眼可見細小縮孔俗稱縮松。

    鑄件在冷卻過程中由表層向內部逐層凝固，這一個凝固層內往往是液固共存，影響鋼水的流動，產生體積收縮的地方得不到有效地補充，也會產生縮孔和縮松。

    鑄件比較厚大的部位在降溫時析出非金屬類雜物或其它原因局部成分變化，熔點降低，而周圍的鋼水已凝固，該部位無法得到補縮，形成細小的縮孔（縮松）。

2.防止縮孔縮松的措施

  （1）合適的冒口位置和尺寸

    冒口放在鑄件厚大部位，最好是上部；

    冒口的尺寸要足夠大，使得它凝固時間長，鑄件全部凝固了，冒口中心部分還要處于液態；

     冒口有足夠的液體鋼水補充鑄件體積收縮的需要。

  （2）冒口的補縮距離

     鋼水在凝固過程中凝固層出現固液共存，影響鋼水的流動，補縮受阻，因此冒口的補縮距離（范圍）受到限制。

  （3）冒口頸和冒口補貼

     冒口與鑄件之間的連接部分稱冒口頸（邊冒口）和冒口補貼（頂冒口），目的是讓冒口中的鋼水始終有通道進入鑄件，滿足鑄件的需要，是就要求冒口頸和冒口補貼有一定的形狀尺寸。

   （4）采取措施消除鑄件中的孤立熱節；

   （5）用冷鐵延長冒口的補縮距離和急冷無法補貼的局部孤立熱節；

   （6）減少鋼水中的低熔點夾雜物，如FeO,FeS,MnO2, SiO2,等，煉鋼時使這些夾雜物進入渣中，用底注包澆注，鋼水在包中適當的鎮靜時間等。

七.粘砂

  鑄鋼件常見缺陷之一

 1.形式：分機械粘砂和化學粘砂兩種。

  （1）機械粘砂  砂粒附著在鑄件表面，有時有燒結現象，能清理掉，如大面積的燒結形式粘在鑄件表面，清理很困難，形成原因主要是砂的耐火度低。

  （2）化學粘砂  鋼水與砂粒起化學反應，使鑄件與砂連成一體，形成既不是鋼又不是砂的物質，無法用機械方式清除掉，無法氣割掉，也無法打磨去除，形成的原因是鑄件表面氧化生產FeO，滲透到砂粒中與SiO2起反應，生成熔點為1205 ℃的FeO·SiO2，繼續向砂型中滲透，砂中的低熔點物質和Fe2O3加速了這個過程。

2.防止措施

 （1）用耐火度的硅砂，SiO2含量高，雜質少；

 （2）用細粒砂；

 （3）型砂緊實；

 （4）上涂料；

 （5）用耐火度高，高溫下化學穩定性好的特種砂，如鉻鐵礦砂，寶珠砂、鋯英砂等。

 （6）合理降低鋼水溫度，這點很重要。

八.裂紋

  鑄鋼件常見缺陷之一，而且是危害最大的缺陷。 1.形式

  （1）成型過程中形成的裂紋，又分熱裂和冷裂

  熱裂：凝固時產生的裂紋，在壁厚變化懸殊處，局部熱節處，凝固層薄弱，收縮受阻而形成裂紋比較寬（粗）、短，形狀彎曲，斷口不齊，氧化皮明顯。

  冷裂：鑄件凝固后，冷卻過程中收縮受阻，形成較大壓力，在鑄件薄弱環節形成的裂紋，開箱早，震動大也會形成斷口寬度均勻，有金屬光澤或輕微氧化色澤，細長，比較平直。

  2.氣割、碳刨、焊補時形成的裂紋

  合金鋼組織脆，應力大，氣割、碳刨、焊補時及熱應力造成裂紋，厚大的碳鋼鑄件在氣溫低時氣割和碳刨也會產生上述現象。

  3.防止措施

   （1）鑄件設計和工藝上采取措施改變和減少局部熱節；

   （2）工藝上采取防裂紋，冷鐵；

   （3）提高鋼水質量，減少夾雜物；

   （4）氣割、碳刨、焊補采用預熱、后熱去應力措施。