铸铁件常见缺陷有哪些 铸件常见缺陷有哪些
1 气孔
特征铸件中的气孔是指在铸件内部表面或接近表面处存在的大小不等的光滑孔洞。孔壁往往还带有氧化色泽由于气体的来源和形成原因不同气孔的表现形式也各不相同有侵入性气孔析出性气孔皮下气孔等。
1.1 侵入性气孔
这种气孔的数量较少尺寸较大多产生在铸件外表面某些部位呈梨形或圆球形。主要是由于铸型或砂芯产生的气体侵入金属液的未能逸出而造成。
防止措施
1减少发气量控制型砂或芯砂中发气物质的含量湿型砂的含水量不能过高造型与修模时脱模剂和水用量不宜过多。砂芯要保证烘干烘干后的砂芯不宜存放太长时间隔天使用的砂芯在使用前要回炉烘干以防砂芯吸潮不使用受潮、生锈的冷铁和芯撑等。
2改善型砂的透气性选择合适的型空紧实度合理安排出气眼位置以利排气确保砂芯通气孔道畅通。
3适当提高浇注温度开排气孔和排气冒口等以利于侵入金属液的气体上浮排出。
1.2 析出性气孔
这种气孔多而分散一般位于铸件表面往往同批浇注的铸件大部分都发现有。这种气孔主要是由于在熔炼过程中金属液吸收的气体在凝固前未能全部析出便在铸件中形成许多分散的小气孔。
防止措施
1采用洁净干燥的炉料限制含气量较多的炉料使用。
2确保“三干”即出铁槽、出铁口、过桥要彻底烘干。
3浇包要烘干使用前最好用铁液烫过包中有铁液一定要在铁液表面放覆盖剂。
4各种添加剂球化剂、孕育剂、覆盖剂一不定期要保持干燥湿度高的时候要烘干后才能使用。
1.3 皮下气孔
这种气孔主要出现在铸件的表层皮下23mm处直径为13mm左右。而且数量较多铸件经热处理或粗加工去除外皮后就会清晰地显露出来。
防止措施
1适当提高浇注温度严格控制各种添加剂的加入量尽可能缩短浇注时间。
2孕育剂的加入量最好控制在质量分数0.4%0.6%同时要严格控制孕育剂中A1的质量分数,w(Al)偏高容易和型腔表面的水分发生反应2Al3H2OAl2O33H2↑一般情况下孕育剂含Al量不宜超过1.5%。
3防止铁液氧化适当补加接力焦严格控制进风量。
4在保证球化的前提下尽量减少球化剂的加入量。
5浇注时在铁液表面覆盖冰晶石粉防止铁液氧化。
6尽量降低型砂水分。
7提高浇注速度。
2 砂眼、渣孔
特征缺陷处内部或表面充塞着型芯砂的小孔称为砂眼。若缺陷形状呈不规则内部是渣或夹杂物则称为渣孔。
砂眼防止措施
1提高型芯砂的强度及砂型紧实度减少砂芯的毛刺和砂型的锐角防止冲砂。
2合型前要吹干净型腔和砂芯表面的浮砂合型后要尽快浇注。使用冷芯砂时尽可能分散进铁液避免冲刷造成砂眼。
3防止砂芯烘枯及存放时间过长。
4合理设计浇注系统避免铁液对型壁冲刷力太大浇口杯表面要光滑不能有浮砂。
渣孔防止措施
1提高铁液过热温度球铁、蠕铁、合金铸铁应该增加扒渣次数温度允许的情况下浇注前静止一段时间以利于熔渣上浮。
2防止铁液氧化严格控制球化剂孕育剂的加入量特别是随流孕育的量球铁采用随流孕育一定要慎重。
3合理设计浇注系统放置滤网片提高档渣能力浇注包上最好安置挡渣系统浇注时保持不断流。
4球铁铸件在浇注以及铁液在型腔内流动过程中由于铁液氧化或者铁液所含各种元素与铸型、砂芯材料反应产生的渣通常称之为“二次渣”以区别于浇注前已存在的“一次渣”这种渣形成的夹渣缺陷往往只能在断口上发现成品铸件加工面上往往要经磁粉探伤才能发现。这种夹杂物主要是由氧化物MgO、SiO2、Feo…和硫化物MgS、FeS、MnS…及其它的夹杂物组成的。 “二次渣”的防止措施
①严格控制铁液的残余镁量一般质量分数控制在0.035%0.055%壁薄宜控制在下限壁厚可控制在上限。
②降低原铁液含硫量有条件的要采取脱硫处理并提高处理温度与浇注温度。脱硫处理可以大幅度降低原铁液含硫量能有效地减少“二次渣”。
③适当提高球化剂的稀土含量降低镁含量有利于降低铁液结皮温度减少“二次渣”。
3 缩孔、缩松
特征在铸件的厚断面热节处或轴心等最后凝固的地方形成表面粗糙的孔洞并且或多或少带有树枝状结晶。孔洞大而集中的称为缩孔小而分散的称为缩松。缩孔与缩松主要是由于金属液在冷却凝固时所产生的液态收缩与凝固收缩远大于固态收缩并在铸件最后凝固的地方得不到金属液的补充所造成的。
防止措施
1根据铸件壁厚选择恰当的化学成分球铁要严格控制镁的残留量尽可能降低浇注温度
2合理设计冒口和浇注系统使铸件得到充分补缩必要时在铸件厚断面部位设置冷铁或内冷铁。
3炉前孕育不宜过量一般情况下一次孕育剂加入量控制在0.4%0.6%瞬时随流孕育量控制在0.05%0.15%。
4防止铁液氧化冲天炉炉渣的氧化铁含量要低于5%最好低于3%电炉铁液不要在炉内长时间
高温保留。
5尽量提高铸型刚度。 4 粘砂
特征在铸件的表面粘结着一层很难清理的造型材料。粘砂分机械粘砂和化学粘砂两种它们的区别是机械粘砂是高温金属液渗入砂粒间的孔隙中而形成化学粘砂是金属氧化和造型材料形成的低熔点化合物与铸件牢固地粘结在一起而形成。
防止措施
1选择耐火度较高的砂型砂的SiO2含量质量分数应高于92%最好高于95%。
2对要求较高的铸件可采用锆砂ZrSiO4或铬铁矿砂FeCr2O4能取得较好的效果。
3适当降低浇注温度和提高浇注速度减弱金属液对砂型的热力学作用和化学作用。
4砂型紧实度要高B型硬度计高于85最好高于90而且要均匀。砂芯的修补要到位不能有局部疏松同时要防止涂料起皮
5 裂纹
特征浇注好的铸件表面有直线或弯曲的裂纹。裂纹分热裂和冷裂两种。
热裂的裂口多呈曲折和不规则的形状其断口表面呈浅黑色有较深的氧化色。
冷裂的裂口较直铸件断口表面有金属光泽而且比较干净有时出现轻微的氧化色。
铸件产生裂纹的主要原因是冷却凝固收缩时受到阻碍而产生内应力当内应力大于金属材料的强度时铸件就开裂形成裂纹。
防止措施
1严格控制铁液的化学成分。其中硫高能使铸件产生“热脆性”造成热裂因此灰铸铁中w(S)最好低于0.12%但也不能太低不宜低于0.05%硫太低要影响孕育效果最适宜的w(S)为0.05%0.12%。磷高能使铸件产生“冷脆性”造成冷裂因此灰铸铁中w(P)最好低于0.15%球铁中w(P)最好低于0.08%。
2调节铸件各部位的冷却速度避免铸件局部过热在铸件的厚大断面或热节处放置冷铁内浇道适当分散使铸件各部位温度趋向均匀。
3铸件浇注好以后开型不要过早不要用冷水浇喷高温铸件适宜的开型时间是型内铸件温度低于600℃时。
4条件允许时改变铸件的结构防止铸件开裂。如设置加强筋两截面交接部位由直角改成圆角以减少应力集中。
6 变形
特征长的铸件比较容易产生变形如机床床身、柴油机的缸体、缸盖由于铸件壁厚相差太多冷却不均容易造成铸件变形。还有一些铸件是在加工好以后存放一段时间后出现变形。
防止措施
1对于一些容易出现变形的铸件除了适当增加加工余量外还可以把模具做成反向变形如把模具做成反向弯曲来纠正铸件出现的变形。
2将铸件进行去应力退火消除铸件的内应力条件许可时可采用时效处理。开型时间不要过早落砂以后的铸件不要叠放。 7 硬度不均匀
特征铸件表面经加工后出现微观的凹凸有的局部地方还有“发亮”的硬质点铸件的表面硬度相
差较大达3050HB国外先进水平510HB硬质点部位的硬度可能超过标准。铸件的硬度差大容易造成工作面磨损不均匀导致机床加工精度差柴油机工作噪声大。
防止措施
1提高铁液的过热温度出炉温度最好高于1480℃以利于消除生铁遗传性的影响。
2防止C、Si含量因铁液氧化而降低严格控制孕育剂的加入量及孕育剂的粒度并且孕育剂加入要均匀最好用时间可以控制的震动加料装置确保孕育时间占出铁时间的70%以上。
3最好使用#20以下的废钢避免使用合金钢废钢使用前最好作除锈处理。小、轻、薄的废钢最好预先压成团块后再使用。
4对于厚薄不均的铸件要合理设计浇注系统确保铸件各部位冷却均匀特别厚大部位可放置冷铁或耐火砖。
8 球铁件不球化或球化不良 特征铸件断口呈灰黑色力学性能明显偏低金相检查可发现石墨呈片状铸件的残余镁量和稀土量太低这种状况一般是不球化。铸件断口仍呈银灰色但有分散的灰黑点力学性能偏低金相检查可发现小部分石墨呈片状或蠕虫状铸件的残余镁量和稀土量比正常含量偏低这种状况一般为球化不良。
防止措施
1根据原铁液的含硫量以及球化剂的的镁和稀土含量来决定球化剂的加入量例如采用w(Mg)在7%9%w(RE)在2%5%的球化剂处理温度不超过1500℃时表1的加入量可供参考具体入量应根据各厂的情况作适当调整。
2球化处理要确保球化剂与铁液有足够的反应时间一般情况下反应时间在80100秒为最好。处理好的球铁要尽快浇注。
3尽量降低原铁液含硫量如使用高碳低硫焦炭有条件的话可采用脱硫处理原铁液出铁时要避免出到出炉渣炉渣中硫是铁液的34倍。
4严格控制生铁中的反球化元素如砷、铅、钛、铋、铝等的含量。
5防止铁液氧化处理球铁时温度要适中根据铁液温度的高低来选择球化剂的化学成分。
6大断面件应适当降低稀土含量必要时可加入少量锑中和稀土使球墨畸变的作用。
9 球化衰退
特征同包铁液浇注的铸件中前期浇注的球化良好后期浇注的铸件球化不良或者不球化。
防止措施
1处理好的铁液尽快浇注铁液表面要覆盖保温材料避免铁液表面氧化。
2确保铁液有足够的残余镁量厚大断面的球铁件可采用衰退能力较弱的球化剂钇基重稀土镁球化剂。
10 石墨漂浮含开花状石墨
特征在铸件断口的上表面可见到一层清晰、密集的黑斑金相检查可发现断面顶部石墨球聚集聚集层下部有时有连续的或者个别的开花状石墨。石墨漂浮严重削弱球铁的力学性能使强度、硬度、伸长率和冲击韧度都明显降低。 防止措施
1严格控制碳当量这是解决石墨漂浮的根本途径一般情况下碳当量控制在4.3%4.7%。薄小件偏上限厚大件偏下限。
2加快铸件的冷却速度在厚大部位处放置冷铁。有时候可加入一些反石墨化元素如钼。
3球化剂的稀土含量不宜太高。
11 反白口
特征铸件断面心部出现白口碳化物而在冷却相对较快的外层部位组织反而正常。产生这种缺陷的主要原因是灰铸铁铁液含硫高含锰量过低不符合Mn1.7S0.3的关系。另外铁液吸收氢气或铁液中的石墨核心过少。硫、氢都容易向铸件中心偏析而它们又是反石墨化元素阻碍石墨的生长使铸件中心过冷到产生白口的温度才结晶从而使铸件中心产生白口。球铁小件出现反白口的原因往往是由于热节部位稀土和镁偏析含量偏高。厚大球铁件心部出现碳化物则往往是由于心部凝固时间较长石墨核心容易被熔解消失所致。
防止措施
1降低原铁液的w(S)量有条件的可采取脱硫处理这是防止反白口的有效防止措施。
2w(Mn)量要符合Mn1.7S0.3的关系同时要严格控制铁液中的残余镁量和稀土量根据铸件壁厚确定合适的碳当量。
3严格控制原辅材料及添加剂的水分确保“三干”到位。
4加强炉前孕育处理或采用复合孕育剂如含Ba、Ca的孕育剂以增加铁液的结晶核心。
铸铁有什么缺陷~
铸造铸铁件常见的缺陷有:气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、浇不足等气孔 气体在金属液结壳之前未及时逸出,在铸件内生成的孔洞类缺陷。气孔的内壁光滑,明亮或带有轻微的氧化色。铸件中产生气孔后,将会减小其有效承载面积,且在气孔周围会引起应力集中而降低铸件的抗冲击性和抗疲劳性。气孔还会降低铸件的致密性,致使某些要求承受水压试验的铸件报废。另外,气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响。
防止气孔的产生:降低金属液中的含气量,增大砂型的透气性,以及在型腔的最高处增设出气冒口等。粘砂 铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂。粘砂既影响铸件外观,又增加铸件清理和切削加工的工作量,甚至会影响机器的寿命
防止粘砂:在型砂中加入煤粉,以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等。夹砂 在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷,在用湿型铸造厚大平板类铸件时极易产生。
铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方,型腔上表面受金属液辐射热的作用,容易拱起和翘曲,当翘起的砂层受金属液流不断冲刷时可能断裂破碎,留在原处或被带入其它部位。铸件的上表面越大,型砂体积膨胀越大,形成夹砂的倾向性也越大。砂眼 在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷。胀砂 浇注时在金属液的压力作用下,铸型型壁移动,铸件局部胀大形成的缺陷。 为了防止胀砂,应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压箱力或紧固力,并适当降低浇注温度,使金属液的表面提早结壳,以降低金属液对铸型的压力冷隔和浇不足 液态金属充型能力不足,或充型条件较差,在型腔被填满之前,金属液便停止流动,将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷。浇不足时,会使铸件不能获得完整的形状;冷隔时,铸件虽可获得完整的外形,但因存有未完全融合的接缝,铸铁件的力学性能严重受损。 防止浇不足和冷隔:提高浇注温度与浇注速度。
作者:盘锦嘉碳新材料有限公司
一.气孔
1.特征及发现方法
筛状气孔:比较均匀地分地分布于铸件的整个或大部分断面上
皮下气孔:离铸件表面1~3mm 处,出现密布的细小气孔
用外观检查,机械加工,抛丸清理或磁力探伤可发现
二.过硬
1.特征及发现方法
在铸件边缘和薄壁处,出现白口铁组织
断面观察,硬度检验,机械加工可以发现
三、缩松
1.特征及发现方法
在铸件内部有许多分散小缩孔,其表面粗糙,水压试验时渗水
用机械加工或磁力探伤可以发现
四.缩孔
1.特征及发现方法
在铸件热节处产生形状不规则,其表面粗糙的集中孔洞
用外观检查,机械加工或磁力探伤可以发现
五、热裂
1.特征及发现方法
裂纹处,带有暗色或几乎是黑色的氧化表面
用外观检查,透光法,磁力探伤,打压试验,煤油渗透等方法发现
六、冷裂
1.特征及发现方法
裂纹处,较干净或略带暗红色轻微的氧化表面
发现方法与热裂相同
七.渣眼
1.特征及发现方法
在铸件外部或内部的孔穴中有熔渣
用外观检查,机械加工或磁力探伤可以发现
八.铁豆
1.特征及发现方法
气孔中有小铁珠
用铸件断面检查,机械加工可以发现
九.冷隔与浇不足
1.特征及发现方法
铸件上有未完全融合的缝隙或局部缺肉,周围呈圆边
用外观检查可以发现
十.成分、组织及性能不合格
1.特征及发现方法
材质太硬或太软
铸件断面的宏观组织和微观组织不符合标准或技术条件
用断面观察,化学成析,金相检验,硬度试验等可以发现
铸铁件的铸铁件表面积碳和皱皮
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