縮孔和縮松的形成機理及防治
鑄鐵件在凝固過程中，因液態(tài)收縮和凝固收縮，在鑄件的熱節(jié)或最后的凝固部位將出現(xiàn)縮孔和縮松。縮孔大而集中，形狀不規(guī)則，表面粗糙且可以看到相當(dāng)發(fā)達的樹枝狀晶末梢;縮松細小而分散，常分布在鑄件的熱節(jié)軸心處或集中性縮孔的下方。
因縮孔和縮松減少了鑄鐵件受力的有效截面積，并在其附近產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，從而會使鑄鐵件的力學(xué)性能大幅度下降。對承受液壓和氣壓的鑄鐵件，往往因縮孔和縮松的存在而報廢。
1.縮孔和縮松的形成
鐵液澆滿鑄型后，隨即發(fā)生液態(tài)收縮，此時可從澆注系統(tǒng)得到補縮，當(dāng)鑄鐵件的外表溫度下降到凝固溫度時，表層就凝固成一層硬殼。當(dāng)內(nèi)澆道凝固后，如無冒口補縮而繼續(xù)冷卻時，硬殼內(nèi)的鐵液因溫度下降發(fā)生液態(tài)收縮，同時要對逐漸加厚的硬殼層的凝固收縮進行補縮。雖然固態(tài)硬殼因溫度降低使鑄鐵件外形尺寸縮小但由于鐵液的液態(tài)收縮和凝固收縮程度超過硬殼的固態(tài)收縮，隨著結(jié)晶凝固過程的進行，硬殼不斷增厚，待鐵液全部凝固后，在鑄鐵件最后凝固部位就會因無鐵液補縮而形成縮孔。
灰鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵在凝固過程中還會隨石墨的析出而發(fā)生體積膨脹，這種膨脹可能將凝固前期體收縮的一部分或全部抵消。如鑄型剛度較差，在石墨化膨脹壓力作用下，就會造成鑄件壁向外遷移，使鑄鐵件的尺寸增大，體積也相應(yīng)增加，最終將使鑄鐵件內(nèi)縮孔總?cè)莘e增加。
形成縮松的基本原因和形成縮孔一樣，但形成縮松的條件還有:鐵液的結(jié)晶溫度范圍或凝固區(qū)域較寬，傾向于糊狀凝固方式;鑄鐵件斷面上的溫度梯度較小，因而形成細小分散的縮松。
灰鑄鐵在共晶凝固時，共晶團中片狀石墨的尖端始終與共晶鐵液相接處，因此，石墨片長大時所產(chǎn)生的體積膨脹，絕大部分都直接作用在初生奧氏體枝晶間或共晶團之間的鐵液上，這樣就迫使鐵液通過枝晶間的通道去補縮因液態(tài)收縮和凝固收縮而在奧氏體枝晶間或共晶團之間所形成的小孔洞。而且由于灰鑄鐵傾向于逐層凝固，鐵液的補縮通道可在較長時間里保持暢通，所以灰鑄鐵產(chǎn)生分散縮松的傾向較小。
球墨鑄鐵和灰鑄鐵相比更傾向于“糊狀凝固方式”，因而在鑄件斷面上有較寬的凝固區(qū)域，形成堅固外殼的時間也較長。這相當(dāng)一部分石墨球是在奧氏體外殼包圍下長大，石墨長大時的膨脹力很容易通過奧氏體殼的接觸而傳遞到鑄件外部，從而表現(xiàn)出遠比灰鑄鐵要大的共晶石墨化膨脹力。由于球化處理時加人了鎂和稀土元素，增加了鑄鐵的白口化傾向，同時球墨鑄鐵的共晶團的尺寸比灰鑄鐵細小得多所以共晶團之間微小的間隙很難得到鐵液的充分補縮。由于上述這些特點，在生產(chǎn)實際中球墨鑄鐵件常常表現(xiàn)出有較大的外形尺寸脹大(其大小程度取決于鑄型剛度)以及產(chǎn)生縮孔、縮松的傾向。
蠕墨鑄鐵產(chǎn)生縮孔、縮松的傾向介于灰鑄鐵和球墨鑄鐵之間。各種鑄鐵的體收縮值見于表1。
2.縮孔和縮松的防治方法
主要從鐵液本身、鑄型條件及鑄造工藝三方面考慮:
(1)鐵液的化學(xué)成分，特別是碳、硅含量的選擇，能影響到灰鑄鐵及球墨鑄鐵的V石脹對于亞共晶灰鑄鐵以及球墨鑄鐵來說，碳含量增加，析出的石墨量增多,使V石脹增大，有利于減少或消除縮孔和縮松。對白口鑄鐵來說，碳含量的變化對收縮值的影響較小。
鐵液的澆注溫度直接影響到V液縮的大小，故不論對何種鑄鐵，都應(yīng)有適宜的澆注溫度。澆注溫度太高，將增大V液縮值，也將增加縮孔、縮松的趨勢。
(2)鑄型剛度的大小將直接影響到灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵和球墨鑄鐵凝固過程 V型移的大小，鑄型的剛度因造型堅實度及鑄型種類的不同而異，應(yīng)根據(jù)鑄鐵件的要求及實際生產(chǎn)條件合理地選擇鑄型。對于球墨鑄鐵件來說，要特別強調(diào)較高的鑄型剛度。
(3)根據(jù)灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵及球墨鑄鐵的凝固特點，應(yīng)采用合理補縮的原則來設(shè)計澆冒口系統(tǒng)，應(yīng)充分利用鑄件的自補能力，冒口只是補充自補縮不足的差額。
摘自于《現(xiàn)代鑄鐵技術(shù)》
- 上一條：鑄鐵中碳化物分類檢測
- 下一條：鑄鐵的凝固冷卻過程的變化