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什么叫淬火？ 鋼的淬火是將鋼加熱到臨界溫度Ac3（亞共析鋼）或Ac1（過共析鋼）以上溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等溫）進(jìn)行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。通常也將鋁合金、銅合金、鈦合金、鋼化玻璃等材料的固溶處理或帶有快速冷卻過程的熱處理工藝稱為淬火。 淬火的目的： 1）提高金屬成材或零件的機械性能。例如：提高工具、軸承等的硬度和耐磨性，提高彈簧的彈性極限，提高軸類零件的綜合機械性能等。 2）改善某些特殊鋼的材料性能或化學(xué)性能。如提高不銹鋼的耐蝕性，增加磁鋼的永磁性等。 淬火冷卻時，除需合理選用淬火介質(zhì)外，還要有正確的淬火方法，常用的淬火方法，主要有單液淬火，雙液淬火，分級淬火、等溫淬火，局部淬火等。 鋼鐵工件在淬火后具有以下特點： ① 得到了馬氏體、貝氏體、殘余奧氏體等不平衡（即不穩(wěn)定）組織。 ② 存在較大內(nèi)應(yīng)力。 ③ 力學(xué)性能不能滿足要求。因此，鋼鐵工件淬火后一般都要經(jīng)過回火 什么叫回火？ 回火是將淬火后的金屬成材或零件加熱到某一溫度，保溫一定時間后，以一定方式冷卻的熱處理工藝，回火是淬火后緊接著進(jìn)行的一種操作，通常也是工件進(jìn)行熱處理的zui后一道工序，因而把淬火和回火的聯(lián)合工藝稱為zui終處理。淬火與回火的主要目的是： 1）減少內(nèi)應(yīng)力和降低脆性，淬火件存在著很大的應(yīng)力和脆性，如沒有及時回火往往會產(chǎn)生變形甚至開裂。 2）調(diào)整工件的機械性能，工件淬火后，硬度高，脆性大，為了滿足各種工件不同的性能要求，可以通過回火來調(diào)整，硬度，強度，塑性和韌性。 3）穩(wěn)定工件尺寸。通過回火可使金相組織趨于穩(wěn)定，以保證在以后的使用過程中不再發(fā)生變形。 4）改善某些合金鋼的切削性能。 回火的作用在于： ① 提高組織穩(wěn)定性，使工件在使用過程中不再發(fā)生組織轉(zhuǎn)變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩(wěn)定。 ② 消除內(nèi)應(yīng)力，以便改善工件的使用性能并穩(wěn)定工件幾何尺寸。 ③ 調(diào)整鋼鐵的力學(xué)性能以滿足使用要求。 回火之所以具有這些作用，是因為溫度升高時，原子活動能力增強，鋼鐵中的鐵、碳和其他合金元素的原子可以較快地進(jìn)行擴散，實現(xiàn)原子的重新排列組合，從而使不穩(wěn)定的不平衡組織逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的平衡組織。內(nèi)應(yīng)力的消除還與溫度升高時金屬強度降低有關(guān)。一般鋼鐵回火時，硬度和強度下降，塑性提高?；鼗饻囟仍礁?，這些力學(xué)性能的變化越大。有些合金元素含量較高的合金鋼，在某一溫度范圍回火時，會析出一些顆粒細(xì)小的金屬化合物，使強度和硬度上升。這種現(xiàn)象稱為二次硬化。 回火要求：用途不同的工件應(yīng)在不同溫度下回火，以滿足使用中的要求。 ① 刀具、軸承、滲碳淬火零件、表面淬火零件通常在250℃以下進(jìn)行低溫回火。低溫回火后硬度變化不大，內(nèi)應(yīng)力減小，韌性稍有提高。 ② 彈簧在350～500℃下中溫回火，可獲得較高的彈性和必要的韌性。 ③ 中碳結(jié)構(gòu)鋼制作的零件通常在500～600℃進(jìn)行高溫回火，以獲得適宜的強度與韌性的良好配合。 鋼在300℃左右回火時，常使其脆性增大，這種現(xiàn)象稱為首類回火脆性。一般不應(yīng)在這個溫度區(qū)間回火。某些中碳合金結(jié)構(gòu)鋼在高溫回火后，如果緩慢冷至室溫，也易于變脆。這種現(xiàn)象稱為第二類回火脆性。在鋼中加入鉬，或回火時在油或水中冷卻，都可以防止第二類回火脆性。將第二類回火脆性的鋼重新加熱至原來的回火溫度，便可以消除這種脆性。 在生產(chǎn)中，常根據(jù)對工件性能的要求。按加熱溫度的不同，把回火分為低溫回火，中溫回火，和高溫回火。淬火和隨后的高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)，即在具有高度強度的同時，又有好的塑性韌性。 1、低溫回火：150-250℃ ，M回，減少內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高塑韌性，有較高的硬度和耐磨性。用于制作量具、刀具和滾動軸承等。 2、中溫回火：350-500℃ ，T回，具有較高的彈性，有一定的塑性和硬度。用于制作彈簧、鍛模等。 3、高溫回火：500-650℃ ，S回，具有良好的綜合力學(xué)性能。用于制作齒輪、曲軸等。 什么是正火? 正火是—種改善鋼材韌性的熱處理。將鋼構(gòu)件加熱到Ac3溫度以上30?50℃后，保溫一段時間出爐空冷。主要特點是冷卻速度快于退火而低于淬火，正火時可在稍快的冷卻中使鋼材的結(jié)晶晶粒細(xì)化，不但可得到滿意的強度，而且可以明顯提高韌性(AKV值），降低構(gòu)件的開裂傾向?！┑秃辖馃彳堜摪?、低合金鋼鍛件與鑄造件經(jīng)正火處理后，材料的綜合力學(xué)性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。 正火有以下目的和用途： ① 對亞共析鋼，正火用以消除鑄、鍛、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織，軋材中的帶狀組織；細(xì)化晶粒；并可作為淬火前的預(yù)先熱處理。 ② 對過共析鋼，正火可以消除網(wǎng)狀二次滲碳體，并使珠光體細(xì)化，不但改善機械性能，而且有利于以后的球化退火。 ③ 對低碳深沖薄鋼板，正火可以消除晶界的游離滲碳體，以改善其深沖性能。 ④ 對低碳鋼和低碳低合金鋼，采用正火，可得到較多的細(xì)片狀珠光體組織，使硬度增高到HB140-190，避免切削時的“粘刀”現(xiàn)象，改善切削加工性。對中碳鋼，在既可用正火又可用退火的場合下，用正火更為經(jīng)濟和方便。 ⑤ 對普通中碳結(jié)構(gòu)鋼，在力學(xué)性能要求不高的場合下，可用正火代替淬火加高溫回火，不僅操作簡便，而且使鋼材的組織和尺寸穩(wěn)定。 ⑥ 高溫正火(Ac3以上150～200℃)由于高溫下擴散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶?？赏ㄟ^隨后第二次較低溫度的正火予以細(xì)化。 ⑦ 對某些用于汽輪機和鍋爐的低、中碳合金鋼，常采用正火以獲得貝氏體組織，再經(jīng)高溫回火，用于400～550℃時具有良好的抗蠕變能力。 ⑧ 除鋼件和鋼材以外，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強度。 由于正火的特點是空氣冷卻，因而環(huán)境氣溫、堆放方式、氣流及工件尺寸對正火后的組織和性能均有影響。正火組織還可作為合金鋼的一種分類方法。通常根據(jù)直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織，將合金鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。 什么是退火？ 退火是將金屬緩慢加熱到一定溫度，保持足夠時間，然后以適宜速度冷卻的一種金屬熱處理工藝。退火熱處理分為完全退火，不完全退火和去應(yīng)力退火。退火材料的力學(xué)性能可以用拉伸試驗來檢測，也可以用硬度試驗來檢測。許多鋼材都是以退火熱處理狀態(tài)供貨的，鋼材硬度檢測可以采用洛氏硬度計，測試HRB硬度，對于較薄的鋼板、鋼帶以及薄壁鋼管，可以采用表面洛氏硬度計，檢測HRT硬度。 退火的目的在于： ① 改善或消除鋼鐵在鑄造、鍛壓、軋制和焊接過程中所造成的各種組織缺陷以及殘余應(yīng)力，防止工件變形、開裂。 ② 軟化工件以便進(jìn)行切削加工。 ③ 細(xì)化晶粒，改善組織以提高工件的機械性能。 ④ 為zui終熱處理（淬火、回火）作好組織準(zhǔn)備。 常用的退火工藝有： ① 完全退火。用以細(xì)化中、低碳鋼經(jīng)鑄造、鍛壓和焊接后出現(xiàn)的力學(xué)性能不佳的粗大過熱組織。將工件加熱到鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度以上30～50℃，保溫一段時間，然后隨爐緩慢冷卻，在冷卻過程中奧氏體再次發(fā)生轉(zhuǎn)變，即可使鋼的組織變細(xì)。 ② 球化退火。用以降低工具鋼和軸承鋼鍛壓后的偏高硬度。將工件加熱到鋼開始形成奧氏體的溫度以上20～40℃，保溫后緩慢冷卻，在冷卻過程中珠光體中的片層狀滲碳體變?yōu)榍驙?，從而降低了硬度?③ 等溫退火。用以降低某些鎳、鉻含量較高的合金結(jié)構(gòu)鋼的高硬度，以進(jìn)行切削加工。一般先以較快速度冷卻到奧氏體zui不穩(wěn)定的溫度，保溫適當(dāng)時間，奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橥惺象w或索氏體，硬度即可降低。 ④ 再結(jié)晶退火。用以消除金屬線材、薄板在冷拔、冷軋過程中的硬化現(xiàn)象（硬度升高、塑性下降）。加熱溫度一般為鋼開始形成奧氏體的溫度以下50～150℃ ，只有這樣才能消除加工硬化效應(yīng)使金屬軟化。 ⑤ 石墨化退火。用以使含有大量滲碳體的鑄鐵變成塑性良好的可鍛鑄鐵。工藝操作是將鑄件加熱到950℃左右，保溫一定時間后適當(dāng)冷卻，使?jié)B碳體分解形成團(tuán)絮狀石墨。 ⑥ 擴散退火。用以使合金鑄件化學(xué)成分均勻化，提高其使用性能。方法是在不發(fā)生熔化的前提下，將鑄件加熱到盡可能高的溫度，并長時間保溫，待合金中各種元素擴散趨于均勻分布后緩冷。 ⑦ 去應(yīng)力退火。用以消除鋼鐵鑄件和焊接件的內(nèi)應(yīng)力。對于鋼鐵制品加熱后開始形成奧氏體的溫度以下100～200℃，保溫后在空氣中冷卻，即可消除內(nèi)應(yīng)力。
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一、變形的原因 鋼的變形主要原因是鋼中存在內(nèi)應(yīng)力或者外部施加的應(yīng)力。內(nèi)應(yīng)力是因溫度分布不均勻或者相變所致，殘余應(yīng)力也是原因之一。外應(yīng)力引起的變形主要是由于工件自重而造成的“塌陷”，在特殊情況下也應(yīng)考慮碰撞被加熱的工件，或者夾持工具夾持所引起的凹陷等。變形包括彈性變形和塑性變形兩種。尺寸變化主要是基于組織轉(zhuǎn)變，故表現(xiàn)出同樣的膨脹和收縮，但當(dāng)工件上有孔穴或者復(fù)雜形狀工件，則將導(dǎo)致附加的變形。如果淬火形成大量馬氏體則發(fā)生膨脹，如果產(chǎn)生大量殘余奧氏體則相應(yīng)的要收縮。此外，回火時一般發(fā)生收縮，而出現(xiàn)二次硬化現(xiàn)象的合金鋼則發(fā)生膨脹，如果進(jìn)行深冷處理，則由于殘余奧氏體的馬氏體化而進(jìn)一步膨脹，這些組織的比容都隨著含碳量的增加而增大，故含碳量增加也使尺寸變化量增大。 二、淬火變形的主要發(fā)生時段 1.加熱過程：工件在加熱過程中，由于內(nèi)應(yīng)力逐漸釋放而產(chǎn)生變形。 2.保溫過程：以自重塌陷變形為主，即塌陷彎曲。 3.冷卻過程：由于不均勻冷卻和組織轉(zhuǎn)變而至變形。 三、加熱與變形 當(dāng)加熱大型工件時，存在殘余應(yīng)力或者加熱不均勻，均可產(chǎn)生變形。殘余應(yīng)力主要來源于加工過程。當(dāng)存在這些應(yīng)力時，由于隨著溫度的升高，鋼的屈服強度逐漸下降，即使加熱很均勻，很輕微的應(yīng)力也會導(dǎo)致變形。 一般，工件的外緣部位殘余應(yīng)力較高，當(dāng)溫度的上升從外部開始進(jìn)行時，外緣部位變形較大，殘余應(yīng)力引起的變形包括彈性變形和塑性變形兩種。 加熱時產(chǎn)生的熱應(yīng)力和想變應(yīng)力都是導(dǎo)致變形的原因。加熱速度越快、工件尺寸越大、截面變化越大，則加熱變形越大。熱應(yīng)力取決于溫度的不均勻分布程度和溫度梯度，它們都是導(dǎo)致熱膨脹發(fā)生差異的原因。如果熱應(yīng)力高于材料的高溫屈服點，則引起塑性變形，這種塑性變形就表現(xiàn)為“變形”。 相變應(yīng)力主要源于相變的不等時性，即材料一部分發(fā)生相變，而其它部分還未發(fā)生相變時產(chǎn)生的。加熱時材料的組織轉(zhuǎn)變成奧氏體發(fā)生體積收縮時可出現(xiàn)塑性變形。如果材料的各部分同時發(fā)生相同的組織轉(zhuǎn)變，則不產(chǎn)生應(yīng)力。為此，緩慢加熱可以適當(dāng)降低加熱變形，zui好采用預(yù)熱。 此外，由于加熱中因自重而出現(xiàn)“塌陷”變形的情況非常多，加熱溫度越高，加熱時間越長，“塌陷”現(xiàn)象越嚴(yán)重。 四、冷卻與變形 冷卻不均時將產(chǎn)生熱應(yīng)力導(dǎo)致變形發(fā)生。因工件的外緣和內(nèi)部存在冷卻速度差異，該熱應(yīng)力是不可避免的，淬火情況下，熱應(yīng)力與組織應(yīng)力疊加，變形更為復(fù)雜。加之組織的不均勻、脫碳等，還會導(dǎo)致相變點出現(xiàn)差異，相變的膨脹量也有所不同。 總之，“變形”是相變應(yīng)力和熱應(yīng)力共同所致，但并非全部應(yīng)力都消耗在變形上，而是一部分作為殘余應(yīng)力存在于工件中，這種應(yīng)力就是導(dǎo)致時效變形和時效裂紋的原因。 因冷卻而導(dǎo)致的變形表現(xiàn)為以下幾種形式： 1.件急冷初期，急冷的一側(cè)凹陷，然后轉(zhuǎn)為凸起，結(jié)果快冷的一面凸起，這種情況屬于熱應(yīng)力引起的變形大于相變引起的變形。 2.由熱應(yīng)力所引起的變形是鋼料趨于球形化，而由相變應(yīng)力所引起的變形則使之趨于繞線軸狀。因此淬火冷卻所致的變形表現(xiàn)為兩者的結(jié)合，按照淬火方式的不同，表現(xiàn)出不同的變形。 3. 僅對內(nèi)孔部分淬火時，內(nèi)孔收縮。將整個環(huán)形工件加熱整體淬火時，其外徑總是增大，而內(nèi)徑則根據(jù)尺寸的不同時漲時縮，一般內(nèi)徑大時，內(nèi)孔漲大，內(nèi)徑小時，內(nèi)孔收縮 五、冷處理與變形 冷處理促進(jìn)馬氏體轉(zhuǎn)變，溫度較低，產(chǎn)生的變形比淬火冷卻要小，但此時產(chǎn)生的應(yīng)力較大，由于殘余應(yīng)力、相變應(yīng)力和熱應(yīng)力等的疊加容易導(dǎo)致開裂。 六、回火與變形 工件在回火過程中由于內(nèi)應(yīng)力的均勻化、減小甚至消失，加上組織發(fā)生變化，變形趨于減小，但同時，一旦出現(xiàn)變形，也是很難矯正的。為了矯正這種變形，多采用加壓回火或噴丸硬化等方法。 七 、重復(fù)淬火與變形 通常情況下，一次淬火后的工件未經(jīng)過中間退火而進(jìn)行重復(fù)淬火，將增大變形。重復(fù)淬火引起的變形，經(jīng)過重復(fù)淬火，其變形累加而趨于球狀，容易產(chǎn)生龜裂，但形狀相對穩(wěn)定了，不再容易產(chǎn)生變形了，因此重復(fù)淬火前應(yīng)增加中間退火，重復(fù)淬火次數(shù)應(yīng)小于等于2次（不含初次淬火）。 八、殘余應(yīng)力與變形 加熱過程中，在450℃左右，鋼由彈性體轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄泽w，因此很容易呈上升塑性變形。同時，殘余應(yīng)力在約高于此溫度時也將因再結(jié)晶而消失。因此，快速加熱時，由于工件內(nèi)外部存在溫度差，外部達(dá)到450℃變成了塑性區(qū)，受而內(nèi)部溫度較低處存在殘余應(yīng)力作用而發(fā)生變形，冷卻后，該區(qū)域就是出現(xiàn)變形的地方。由于實際生產(chǎn)過程中，很難實現(xiàn)均勻、緩慢加熱，淬火前進(jìn)行消除應(yīng)力退火是非常重要的，除了通過加熱消除應(yīng)力外，對于大型零件采用振動消除應(yīng)力也是有效的。
+查看全文15 2020-04
球墨鑄鐵（NodularCastIron）是一種具有優(yōu)良力學(xué)性能的金屬材料，通過在鐵液中加入球化劑和孕育劑，讓石墨呈球狀形核并長大而獲得。20世紀(jì)40年代，現(xiàn)代球墨鑄鐵由美國國際錫公司(INCO)青年科研人員K.D.Millis首先研究成功。球墨鑄鐵在力學(xué)性能、物理性能、工藝性能、使用性能上具有獨特的優(yōu)勢，生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉，在機械、冶金、礦山、紡織、汽車及船舶等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。 生產(chǎn)球墨鑄鐵時夾渣是zui常見的缺陷，其多出現(xiàn)在鑄件澆注位置的上平面或型芯上表面部位。夾渣缺陷嚴(yán)重影響鑄件的力學(xué)性能，特別是韌性和屈服強度，導(dǎo)致承壓部位發(fā)生滲漏。 筆者所在單位生產(chǎn)的一種發(fā)電設(shè)備鑄件前期經(jīng)常出現(xiàn)鑄件夾渣缺陷而報廢，針對此缺陷進(jìn)行了改進(jìn)。 1.原工藝及缺陷狀況 鑄件重量為4500kg，材料為QT400-18，呋喃樹脂自硬砂造型。采用15t/h工頻電爐熔煉，化學(xué)成分為：wC＝3.5%~3.7%，wS＝2.2%~2.7%，wMn＝0.3%~0.47%，wP≤0.06%，wS≤0.2%，澆注溫度為1350~1380℃。澆注系統(tǒng)采用半封閉式、橫澆道在分型面的環(huán)形底注工藝，內(nèi)澆道為4道φ35mm的陶瓷管，直澆道為φ80mm，橫澆道截面為：70/80mm×100mm，截面比為：F直：F橫：F內(nèi)=1∶2.99∶0.77，工藝方案如圖1所示。這樣設(shè)計出來的鑄件缺陷主要為夾渣，位置在法蘭背面和軸承上表面，形狀不規(guī)則，無金屬光澤，用滲透液或磁粉檢測，有時用肉眼即可發(fā)現(xiàn)，如圖2所示。 圖1 工藝方案 圖2 夾渣缺陷分布 2.缺陷原因分析 （1）熔煉或球化處理后，加入的熔劑和形成的熔渣在澆注時隨金屬液一起注入型腔。 （2）金屬液在澆注過程中鎂、稀土、硅、錳、鐵等二次氧化，產(chǎn)生的金屬氧化物和硫化物、游離石墨等上浮到鑄件上表面或滯留在鑄件內(nèi)的死角和砂芯下表面等處。 原工藝該鑄件的澆注壓頭為2.5m，鐵液從澆口杯進(jìn)入澆注系統(tǒng)后，直接由內(nèi)澆道底返進(jìn)入底法蘭，進(jìn)流速度大，約0.7m/s，進(jìn)入型腔的鐵液紊流嚴(yán)重，且嚴(yán)重卷氣，因此鑄件表面出現(xiàn)大量的渣，造成該產(chǎn)品的廢品率超過10%。 （3）由于含硫量過高，使金屬液含有大量硫化物，澆注后在鑄件內(nèi)部形成渣。 （4）金屬液中各組元（碳、錳、硫、硅、鋁、鈦）之間或這些組元與氮、氧之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其氧化物與爐襯、包襯、砂型壁或涂料之間發(fā)生界面反應(yīng)形成夾渣。 3.改進(jìn)方案 （1）熔煉時對原材料進(jìn)行分揀，保證干燥、清潔、無銹蝕。 （2）提高鐵液出爐溫度和球化處理溫度，對澆包進(jìn)行充分烘烤。 （3）金屬液在澆包內(nèi)應(yīng)靜置一段時間，以利于渣上浮。 （4）降低原鐵液含硫量，在保證球化前提下，盡可能減少球墨鑄鐵的殘留鎂含量。 （5）澆注系統(tǒng)改進(jìn)。為保證鐵液在充填型腔的過程中平穩(wěn)、流暢，按大孔出流理論對澆注系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，如圖3所示。采用開放式澆注系統(tǒng)，通過增大進(jìn)流截面降低進(jìn)流速度。鑄件整體分散進(jìn)流，快速充型，保證澆口杯、直澆道及時充滿。 圖3 改進(jìn)后的澆注系統(tǒng) 該鑄件重4500kg，澆注重量6000kg，根據(jù)相關(guān)公式計算的澆注時間為60s，阻流截面積為52cm2，即設(shè)計的開放式澆注系統(tǒng)的直澆道截面積為52cm2。按照標(biāo)準(zhǔn)的陶瓷管，則選擇φ80mm的陶瓷管，截面積是50.24cm2，按照推薦的澆注系統(tǒng)比例，設(shè)計的橫澆道截面形狀是矩形（9cm×6cm），則面積是108cm2，內(nèi)澆道是13道φ35mm的陶瓷管，截面積是125cm2，則zui終的截面比是F直：F橫：F內(nèi)=1∶2.15∶2.49。 根據(jù)上面計算的參數(shù)計算得進(jìn)流速度為0.28m/s，進(jìn)流速度降低很多，是原工藝進(jìn)流速度的40%。充型平穩(wěn)，避免紊流，大大降低了鐵液二次氧化的機會，從而可以減少夾渣缺陷。 4.改進(jìn)后驗證 采用以上措施連續(xù)生產(chǎn)15件，鑄件沒有再出現(xiàn)法蘭和軸承上表面部位夾渣缺陷，改進(jìn)有效。類似的方法在其他產(chǎn)品上運用，也有明顯效果。 5.結(jié)語 大型球墨鑄鐵件易于在澆注位置上表面以及鐵液流動的一些死角區(qū)域產(chǎn)生夾渣缺陷，這些缺陷可以通過熔煉控制和澆注系統(tǒng)的改進(jìn)來解決。澆注系統(tǒng)形式以及參數(shù)選擇應(yīng)能保證鐵液平穩(wěn)充型，為此澆注系統(tǒng)各組成部分面積、澆注時間需按照內(nèi)澆道低速進(jìn)流、鑄件整體快速充滿的原則來計算。
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熱處理工藝中淬火的常用方法有十種，分別是單介質(zhì)(水、油、空氣)淬火;雙介質(zhì)淬火;馬氏體分級淬火;低于Ms點的馬氏體分級淬火法;貝氏體等溫淬火法;復(fù)合淬火法;預(yù)冷等溫淬火法;延遲冷卻淬火法;淬火自回火法;噴射淬火法等。 一、單介質(zhì)(水、油、空氣)淬火 單介質(zhì)(水、油、空氣)淬火：把已加熱到淬火溫度的工件淬人一種淬火介質(zhì)，使其完全冷卻。這種是zui簡單的淬火方法，常用于形狀簡單的碳鋼和合金鋼工件。淬火介質(zhì)根據(jù)零件傳熱系數(shù)大小、淬透性、尺寸、形狀等進(jìn)行選擇。 二、雙介質(zhì)淬火 雙介質(zhì)淬火：把加熱到淬火溫度的工件，先在冷卻能力強的淬火介質(zhì)中冷卻至接近Ms點，然后轉(zhuǎn)入慢冷的淬火介質(zhì)中冷卻至室溫，以達(dá)到不同淬火冷卻溫度區(qū)間，并有比較理想的淬火冷卻速度。用于形狀復(fù)雜件或高碳鋼、合金鋼制作的大型工件，碳素工具鋼也多采用此法。常用冷卻介質(zhì)有水-油、水-硝鹽、水-空氣、油-空氣，一般用水作快冷淬火介質(zhì)，用油或空氣作慢冷淬火介質(zhì)，較少采用空氣。 三、馬氏體分級淬火 馬氏體分級淬火：鋼材奧氏體化，隨之浸入溫度稍高或稍低于鋼的上馬氏點的液態(tài)介質(zhì)(鹽浴或堿浴)中，保持適當(dāng)時間，待鋼件的內(nèi)、外層都達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷，過冷奧氏體緩慢轉(zhuǎn)變成馬氏體的淬火工藝。一般用于形狀復(fù)雜和變形要求嚴(yán)的小型工件，高速鋼和高合金鋼工模具也常用此法淬火。 四、低于Ms點的馬氏體分級淬火法 低于Ms點的馬氏體分級淬火法：浴槽溫度低于工件用鋼的Ms而高于Mf時，工件在該浴槽中冷卻較快，尺寸較大時仍可獲得和分級淬火相同的結(jié)果。常用于尺寸較大的低淬透性鋼工件。 五、貝氏體等溫淬火法 貝氏體等溫淬火法：將工件淬入該鋼下貝氏體溫度的浴槽中等溫，使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變，一般在浴槽中保溫30~60min。數(shù)控微信公號cncdar貝氏體等溫淬火工藝主要三個步驟：①奧氏體化處理;②奧氏體化后冷卻處理;③貝氏體等溫處理;常用于合金鋼、高碳鋼小尺寸零件及球墨鑄鐵件。 六、復(fù)合淬火法 復(fù)合淬火法：先將工件急冷至Ms以下得體積分?jǐn)?shù)為10%~30%的馬氏體，然后在下貝氏體區(qū)等溫，使較大截面工件得到馬氏體和貝氏體組織，常用于合金工具鋼工件。 七、預(yù)冷等溫淬火法 預(yù)冷等溫淬火法：又稱升溫等溫淬火，零件先在溫度較低(大于Ms)浴槽中冷卻，然后轉(zhuǎn)入溫度較高的浴槽中，使奧氏體進(jìn)行等溫轉(zhuǎn)變。適用于淬透性較差的鋼件或尺寸較大又必須進(jìn)行等溫淬火的工件。 八、延遲冷卻淬火法 延遲冷卻淬火法：零件先在空氣、熱水、鹽浴中預(yù)冷到稍高于Ar3或Ar1溫度，然后進(jìn)行單介質(zhì)淬火。常用于形狀復(fù)雜各部位厚薄懸殊及要求變形小的零件。 九、淬火自回火法 淬火自回火法：將被處理工件全部加熱，但在淬火時僅將需要淬硬的部分(常為工作部位)浸入淬火液冷卻，數(shù)控微信公號cncdar待到未浸入部分火色消失的瞬間，立即取出在空氣中冷卻的淬火工藝。淬火自回火法利用心部未全部冷透的熱量傳到表面，使表面回火。常用于承受沖擊的工具如鏨子、沖子、錘子等。 十、噴射淬火法 噴射淬火法：向工件噴射水流的淬火方法，水流可大可小，根據(jù)所要求的淬火深度而定。噴射淬火法不會在工件表面形成蒸汽膜，這樣就能夠保證得到比昔通水中淬火更深的淬硬層。主要用于局部表面淬火。
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第1步 材料的選擇 鐵素體球鐵的生產(chǎn)，選擇高純的原材料是非常必要的，原材料中的Si、Mn、S、P含量要少（Si<1.0%, Mn<0.3% S<0.03%，P<0.03%），對Cu、Cr、Mo等一些合金元素要嚴(yán)格控制含量。由于很多微量元素對球化衰退zui為敏感，如，鎢、銻、錫、鈦、釩等。鈦對球化影響很大應(yīng)加以控制，但鈦高是我國生鐵的特點，這主要與生鐵的冶金工藝有關(guān)。 第2步 脫硫 原鐵液含硫量決定球化劑的加入量，原鐵液中的含硫量越高，則球化劑的加入量越多，否則不能獲得球化良好的鑄件。球化處理前原鐵液中的S含量控制在0.02%以下。對球化處理前原鐵液的含硫量高時，必須進(jìn)行脫硫處理。 第3步 Mo合金處理 Mo合金化處理，采用渦流工藝，加入量控制在0.5～1.0%，具體根據(jù)zui終Mo含量進(jìn)行調(diào)整。為了確保Mo的有效吸收，對合金的粒度應(yīng)該嚴(yán)格要求。 第4步 球化劑和球化處理 生產(chǎn)厚大斷面球鐵件時，為了提高抗衰退能力，在球化劑中加入一定比例的重稀土，這樣既可以保證起球化作用的Mg的含量，同時也可以增加具有較高抗衰退能力的重稀土元素，如，釔等。根據(jù)國內(nèi)很多工廠的試驗和生產(chǎn)實踐，采用Re—Mg與釔基重稀土的復(fù)合球化劑作為厚大斷面球鐵件生產(chǎn)的球化劑是非常理想的，使用這種球化劑在實際生產(chǎn)應(yīng)用過程中也取得了很好的效果。據(jù)有關(guān)資料表明，釔的球化能力僅次于鎂，但其抗衰退能力比鎂強的多，且不回硫，釔可過量加入，高碳孕育良好時，不會出現(xiàn)滲碳體。另外，釔與磷可形成高熔點夾雜物，使磷共晶減少并彌散，從而進(jìn)一步提高球鐵的延伸率。在球化處理時，為了提高鎂的吸收率，控制反應(yīng)速度及提高球化效果，采用特有的球化工藝。對球化處理的控制，主要是在反應(yīng)速度上進(jìn)行控制，控制球化反應(yīng)時間在2分鐘左右。 對此采用中低Mg、Re球化劑和釔基重稀土的復(fù)合球化劑，球化劑的加入量根據(jù)殘留Mg量確定。 球化衰退防止：球化衰退的原因一方面和Mg、RE元素由鐵液中逃逸減少有關(guān)，另一方面也和孕育作用不斷衰退有關(guān)，為了防止球化衰退，采取以下措施： A、鐵液中應(yīng)保持有足夠的球化元素含量； B、降低原鐵液的含硫量，并防止鐵液氧化； C、縮短鐵液經(jīng)球化處理后的停留時間； D、鐵液經(jīng)球化處理并扒渣后，為防止 Mg、RE元素逃逸，可用覆蓋劑將鐵液表面覆蓋嚴(yán)，隔絕空氣以減少元素的逃逸。 第5步 孕育劑和孕育處理 球化處理是球鐵生產(chǎn)的基礎(chǔ)，孕育處理是球鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵，孕育效果決定了石墨球的直徑、石墨球數(shù)和石墨球的園整度，為了保證孕育效果，孕育處理采用多級孕育處理。孕育處理越接近澆注，孕育效果越好。從孕育到澆注需要一定的時間，該時間越長，孕育衰退就越嚴(yán)重。為了防止或減少孕育衰退，采用以下措施： A、使用長效孕育劑（含有一定量的鋇、鍶、鋯或錳的硅基孕育劑）； B、采用多級孕育處理（包內(nèi)孕育、孕育槽孕育、水口瞬時孕育等）； C、盡量縮短孕育到澆注時間。 孕育劑的加入量控制在0.6～1.4%，孕育劑加入量過少，直接造成孕育效果差，孕育量過大，導(dǎo)致鑄件夾雜。 第6步 澆注工藝控制 澆注應(yīng)采用快澆，平穩(wěn)注入的原則。為了提高瞬時孕育的均勻性及防止熔渣進(jìn)入型腔，水口盆的總?cè)萘繎?yīng)與鑄件的毛重相當(dāng)，澆注時將孕育劑放入水口盆中，將鐵水一次全部注入水口，使鐵水與孕育劑充分混合，扒去表面浮渣，提出水口堵澆注。
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一、縮孔縮松 1.影響因素 (1)碳當(dāng)量：提高碳量，增大了石墨化膨脹，可減少縮孔縮松。此外，提高碳當(dāng)量還可提高球鐵的流動性，有利于補縮。生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鑄件的經(jīng)驗公式為C%+1/7Si%>3.9%。但提高碳當(dāng)量時，不應(yīng)使鑄件產(chǎn)生石墨漂浮等其他缺陷。 (2)磷：鐵液中含磷量偏高，使凝固范圍擴大，同時低熔點磷共晶在zui后凝固時得不到補給，以及使鑄件外殼變?nèi)?，因此有增大縮孔、縮松產(chǎn)生的傾向。一般工廠控制含磷量小于0.08%。 (3)稀土和鎂：稀土殘余量過高會惡化石墨形狀，降低球化率，因此稀土含量不宜太高。而鎂又是一個強烈穩(wěn)定碳化物的元素，阻礙石墨化。由此可見，殘余鎂量及殘余稀土量會增加球鐵的白口傾向，使石墨膨脹減小，故當(dāng)它們的含量較高時，亦會增加縮孔、縮松傾向。 (4)壁厚：當(dāng)鑄件表面形成硬殼以后，內(nèi)部的金屬液溫度越高，液態(tài)收縮就越大，則縮孔、縮松的容積不僅絕對值增加，其相對值也增加。另外，若壁厚變化太突然，孤立的厚斷面得不到補縮，使產(chǎn)生縮孔縮松傾向增大。 (5)溫度：澆注溫度高，有利于補縮，但太高會增加液態(tài)收縮量，對消除縮孔、縮松不利，所以應(yīng)根據(jù)具體情況合理選擇澆注溫度，一般以1300～1350℃為宜。 (6)砂型的緊實度：若砂型的緊實度太低或不均勻，以致澆注后在金屬靜壓力或膨脹力的作用下，產(chǎn)生型腔擴大的現(xiàn)象，致使原來的金屬不夠補縮而導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生縮孔縮松。 (7)澆冒口及冷鐵：若澆注系統(tǒng)、冒口和冷鐵設(shè)置不當(dāng)，不能保證金屬液順序凝固；另外，冒口的數(shù)量、大小以及與鑄件的連接當(dāng)否，將影響冒口的補縮效果。 2.防止措施 (1)控制鐵液成分：保持較高的碳當(dāng)量(>3.9%)；盡量降低磷含量(<0.08%)；降低殘留鎂量(<0.07%)；采用稀土鎂合金來處理，稀土氧化物殘余量控制在0.02%～0.04%。 (2)工藝設(shè)計要確保鑄件在凝固中能從冒口不斷地補充高溫金屬液，冒口的尺寸和數(shù)量要適當(dāng)，力求做到順序凝固。 (3)必要時采用冷鐵與補貼來改變鑄件的溫度分布，以利于順序凝固。 (4)澆注溫度應(yīng)在1300～1350℃，一包鐵液的澆注時間不應(yīng)超過25min，以免產(chǎn)生球化衰退。 (5)提高砂型的緊實度，一般不低于90；撞砂均勻，含水率不宜過高，保證鑄型有足夠的剛度。 二、夾渣 1.影響因素 (1)硅：硅的氧化物也是夾渣的主要組成部分，因此盡可能降低含硅量。 (2)硫：鐵液中的硫化物是球鐵件形成夾渣缺陷的主要原因之一。硫化物的熔點比鐵液熔點低，在鐵液凝固過程中，硫化物將從鐵液中析出，增大了鐵液的粘度，使鐵液中的熔渣或金屬氧化物等不易上浮。因而鐵液中硫含量太高時，鑄件易產(chǎn)生夾渣。球墨鑄鐵原鐵液含硫量應(yīng)控制在0.06%以下，當(dāng)它在0.09%～0.135%時，鑄鐵夾渣缺陷會急劇增加。 (3)稀土和鎂：近年來研究認(rèn)為夾渣主要是由于鎂、稀土等元素氧化而致，因此殘余鎂和稀土不應(yīng)太高。 (4)澆注溫度：澆注溫度太低時，金屬液內(nèi)的金屬氧化物等因金屬液的粘度太高，不易上浮至表面而殘留在金屬液內(nèi)；溫度太高時，金屬液表面的熔渣變得太稀薄，不易自液體表面去除，往往隨金屬液流入型內(nèi)。而實際生產(chǎn)中，澆注溫度太低是引起夾渣的主要原因之一。此外，澆注溫度的選取還應(yīng)考慮碳、硅含量的關(guān)系。 (5)澆注系統(tǒng):澆注系統(tǒng)設(shè)計應(yīng)合理,具有擋渣功能,使金屬液能平穩(wěn)地充填鑄型,力求避免飛濺及紊流。 (6)型砂：若型砂表面粘附有多余的砂子或涂料，它們可與金屬液中的氧化物合成熔渣，導(dǎo)致夾渣產(chǎn)生；砂型的緊實度不均勻，緊實度低的型壁表面容易被金屬液侵蝕和形成低熔點的化合物，導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生夾渣。 2.防止措施 (1)控制鐵液成分：盡量降低鐵液中的含硫量(<0.06%)，適量加入稀土合金(0.1%～0.2%)以凈化鐵液，盡可能降低含硅量和殘鎂量。 (2)熔煉工藝：要盡量提高金屬液的出爐溫度，適宜的鎮(zhèn)靜，以利于非金屬夾雜物的上浮、聚集。扒干凈鐵液表面的渣子，鐵液表面應(yīng)放覆蓋劑(珍珠巖、草木灰等)，防止鐵液氧化。選擇合適的澆注溫度，zui好不低于1350℃。 (3)澆注系統(tǒng)要使鐵液流動平穩(wěn)，應(yīng)設(shè)有集渣包和擋渣裝置(如濾渣網(wǎng)等)，避免直澆道沖砂。 (4)鑄型緊實度應(yīng)均勻，強度足夠；合箱時應(yīng)吹凈鑄型中的砂子。 三、石墨漂浮 1.影響因素 (1)碳當(dāng)量：碳當(dāng)量過高，以致鐵液在高溫時就析出大量石墨。由于石墨的密度比鐵液小，在鎂蒸汽的帶動下，使石墨漂浮到鑄件上部。碳當(dāng)量越高，石墨漂浮現(xiàn)象越嚴(yán)重。應(yīng)當(dāng)指出，碳當(dāng)量太高是產(chǎn)生石墨漂浮的主要原因，但不是單一原因，鑄件大小、壁厚也是影響石墨漂浮的重要因素。 (2)硅：在碳當(dāng)量不變的條件下，適當(dāng)降低含硅量，有助于降低產(chǎn)生石墨漂浮的傾向。 (3)稀土：稀土含量過少時，碳在鐵液中的溶解度會降低，鐵液將析出大量石墨，加重石墨漂浮。 (4)球化溫度與孕育溫度：為了提高鎂及稀土元素的吸收率，國內(nèi)試驗研究表明，球化處理時zui適當(dāng)?shù)蔫F液溫度是1380～1450℃。在此溫度區(qū)間，隨著溫度升高，鎂和稀土的吸收率增加。 (5)澆注溫度：一般情況下,澆注溫度越高，出現(xiàn)石墨漂浮的傾向越大，這是因為鑄件長時間處于液態(tài)有利于石墨的析出。A.P.Druschitz與Ｗ.Ｗ.Ｃhaput研究發(fā)現(xiàn),若縮短凝固時間，隨著澆注溫度升高，石墨漂浮傾向降低。 (6)滯留時間：孕育處理后至澆注完畢之間的停留時間太長，為石墨的析出提供了條件，一般這段時間應(yīng)控制在10ｍin以內(nèi)。 2.防止措施 （1）調(diào)整化學(xué)成分，在保證球化級別的前提下，降低鐵液的碳當(dāng)量，夏天高溫季節(jié)碳當(dāng)量在4.3%～4.5%，冬天寒冷季節(jié)碳當(dāng)量在4.4%～4.7%，鐵液wC≤3.85%、wSi≤2.7%。 （2）嚴(yán)格高溫熔煉，低溫澆注的原則。鐵液球化處理前，將鐵液進(jìn)行一段過熱，鐵液溫度可在1530～1550℃保持3～5min，球化處理時再將溫度降至1490～1510℃之間。 （3）嚴(yán)格控制球化劑和孕育劑顆粒度，球化劑粒度在?3～?15mm,孕育劑粒度在?3～?10mm以及球化劑和孕育劑的烘烤工序，堅持隨流孕育和多次孕育的原則，保證球化劑和孕育劑的吸收率，以及良好的孕育效果。 （4）嚴(yán)格澆包烘烤環(huán)節(jié)，通過澆包烘烤，保證球化處理過程中所需補充的熱量，降低鐵液的出爐溫度，減少球化劑和孕育劑的燒損，保證球化劑和孕育劑在鐵液中的吸收率。 （5）通過培訓(xùn)，提高各工序操作人員的知識、質(zhì)量意識，特別是調(diào)高澆注工的熟練程度，縮短球化處理后的澆注時間。 （6）嚴(yán)格控制消失模澆注過程中和澆注后的真空負(fù)壓，以及澆注后真空負(fù)壓的保持時間，保證澆注后鑄件的凝固時間；及時清理真空管道，保證抽真空時氣流暢通，同時，可根據(jù)澆注實際情況，調(diào)整負(fù)壓氣體流量，盡可能使模樣發(fā)氣量與負(fù)壓氣體流量比接近1:1。 （7）嚴(yán)格控制消失模模樣的密度，在保證模樣強度的前提下，盡可能降低模樣的密度，減少澆注過程中模樣的發(fā)氣量。 （8）高溫季節(jié)，嚴(yán)格控制干砂（殼型）溫度≤35℃，保證鑄件的凝固速度，縮短鐵液在液體停留的時間。
+查看全文09 2020-04
一、氣孔（氣泡、嗆孔、氣窩） 特征：氣孔是存在于鑄件表面或內(nèi)部的孔洞，呈圓形、橢圓形或不規(guī)則形，有時多個氣孔組成一個氣團(tuán)，皮下一般呈梨形。嗆孔形狀不規(guī)則，且表面粗糙，氣窩是鑄件表面凹進(jìn)去一塊，表面較平滑。明孔外觀檢查就能發(fā)現(xiàn)，皮下氣孔經(jīng)機械加工后才能發(fā)現(xiàn)。 形成原因： 1、模具預(yù)熱溫度太低，液體金屬經(jīng)過澆注系統(tǒng)時冷卻太快。 2、模具排氣設(shè)計不良，氣體不能通暢排出。 3、涂料不好，本身排氣性不佳，甚至本身揮發(fā)或分解出氣體。 4、模具型腔表面有孔洞、凹坑，液體金屬注入后孔洞、凹坑處氣體迅速膨脹壓縮液體金屬，形成嗆孔。 5、模具型腔表面銹蝕，且未清理干凈。 6、原材料（砂芯）存放不當(dāng)，使用前未經(jīng)預(yù)熱。 7、脫氧劑不佳，或用量不夠或操作不當(dāng)?shù)取?防止方法： 1、模具要充分預(yù)熱，涂料（石墨）的粒度不宜太細(xì)，透氣性要好。 2、使用傾斜澆注方式澆注。 3、原材料應(yīng)存放在通風(fēng)干燥處，使用時要預(yù)熱。 4、選擇脫氧效果較好的脫氧劑（鎂）。 5、澆注溫度不宜過高。 二、縮孔（縮松） 特征：縮孔是鑄件表面或內(nèi)部存在的一種表面粗糙的孔，輕微縮孔是許多分散的小縮孔，即縮松，縮孔或縮松處晶粒粗大。常發(fā)生在鑄件內(nèi)澆道附近、冒口根部、厚大部位，壁的厚薄轉(zhuǎn)接處及具有大平面的厚薄處。 形成原因： 1、模具工作溫度控制未達(dá)到定向凝固要求。 2、涂料選擇不當(dāng)，不同部位涂料層厚度控制不好。 3、鑄件在模具中的位置設(shè)計不當(dāng)。 4、澆冒口設(shè)計未能達(dá)到起充分補縮的作用。 5、澆注溫度過低或過高。 防治方法： 1、提高磨具溫度。 2、調(diào)整涂料層厚度，涂料噴灑要均勻，涂料脫落而補涂時不可形成局部涂料堆積現(xiàn)象。 3、對模具進(jìn)行局部加熱或用絕熱材料局部保溫。 4、熱節(jié)處鑲銅塊，對局部進(jìn)行激冷。 5、模具上設(shè)計散熱片，或通過水等加速局部地區(qū)冷卻速度，或在模具外噴水，噴霧。 6、用可拆缷激冷塊，輪流安放在型腔內(nèi)，避免連續(xù)生產(chǎn)時激冷塊本身冷卻不充分。 7、模具冒口上設(shè)計加壓裝置。 8、澆注系統(tǒng)設(shè)計要準(zhǔn)確，選擇適宜的澆注溫度。 三、渣孔（熔劑夾渣或金屬氧化物夾渣） 特征：渣孔是鑄件上的明孔或暗孔，孔中全部或局部被熔渣所填塞，外形不規(guī)則，小點狀熔劑夾渣不易發(fā)現(xiàn)，將渣去除后，呈現(xiàn)光滑的孔，一般分布在澆注位置下部，內(nèi)澆道附近或鑄件死角處，氧化物夾渣多以網(wǎng)狀分布在內(nèi)澆道附近的鑄件表面，有時呈薄片狀，或帶有皺紋的不規(guī)則云彩狀，或形成片狀夾層，或以團(tuán)絮狀存在鑄件內(nèi)部，折斷時往往從夾層處斷裂，氧化物在其中，是鑄件形成裂紋的根源之一。 形成原因： 渣孔主要是由于合金熔煉工藝及澆注工藝造成的（包括澆注系統(tǒng)的設(shè)計不正確），模具本身不會引起渣孔，而且金屬模具是避免渣孔的有效方法之一。 防治方法： 1、澆注系統(tǒng)設(shè)置正確或使用鑄造纖維過濾網(wǎng)。 2、采用傾斜澆注方式。 3、選擇熔劑，嚴(yán)格控制品質(zhì)。 四、裂紋（熱裂紋、冷裂紋） 特征：裂紋的外觀是直線或不規(guī)則的曲線，熱裂紋斷口表面被強烈氧化呈暗灰色或黑色，無金屬光澤，冷裂紋斷口表面清潔，有金屬光澤。一般鑄件的外裂直接可以看見，而內(nèi)裂則需借助其他方法才可以看到。裂紋常常與縮松、夾渣等缺陷有聯(lián)系，多發(fā)生在鑄件尖角內(nèi)側(cè)，厚薄斷面交接處，澆冒口與鑄件連接的熱節(jié)區(qū)。 形成原因： 金屬模鑄造容易產(chǎn)生裂紋缺陷，因為金屬模本身沒有退讓性，冷卻速度快，容易造成鑄件內(nèi)應(yīng)力增大，開型過早或過晚，澆注角度過小或過大，涂料層太薄等都易造成鑄件開裂，模具型腔本身有裂紋時也容易導(dǎo)致裂紋。 防治方法： 1、應(yīng)注意鑄件結(jié)構(gòu)工藝性，使鑄件壁厚不均勻的部位均勻過渡，采用合適的圓角尺寸。 2、調(diào)整涂料厚度，盡可能使鑄件各部分達(dá)到所要求的冷卻速度，避免形成太大的內(nèi)應(yīng)力。 3、應(yīng)注意金屬模具的工作溫度，調(diào)整模具斜度，以及適時抽芯開裂，取出鑄件緩冷。 五、冷隔（融合不良） 特征：冷隔是一種透縫或有圓邊緣的表面夾縫，中間被氧化皮隔開，不完全融為一體，冷隔嚴(yán)重時就成了“欠鑄”。冷隔常出現(xiàn)在鑄件頂部壁上，薄的水平面或垂直面，厚薄壁連接處或在薄的助板上。 形成原因： 1、金屬模具排氣設(shè)計不合理。 2、工作溫度太低。 3、涂料品質(zhì)不好（人為、材料）。 4、澆道開設(shè)的位置不當(dāng)。 5、澆注速度太慢等。 防治方法： 1、正確設(shè)計澆道和排氣系統(tǒng)。 2、大面積薄壁鑄件，涂料不要太薄，適當(dāng)加厚涂料層有利于成型。 3、適當(dāng)提高模具工作溫度。 4、采用傾斜澆注方法。 5、采用機械震動金屬模澆注。 六、砂眼（砂孔） 特征：在鑄件表面或內(nèi)部形成相對規(guī)則的孔洞，其形狀與砂粒的外形一致，剛出模時可見鑄件表面鑲嵌的砂粒，可從中掏出砂粒，多個砂眼同時存在時，鑄件表面呈桔子皮狀。 形成原因： 由于砂芯表面掉下的砂粒被銅液包裹存在與鑄件表面而形成孔洞。 1、砂芯表面強度不好，燒焦或沒有完全固化。 2、砂芯的尺寸與外模不符，合模時壓碎砂芯。 3、模具蘸了有砂子污染的石墨水。 4、澆包與澆道處砂芯相摩擦掉下的砂隨銅水沖進(jìn)型腔。 防治方法： 1、砂芯制作時嚴(yán)格按工藝生產(chǎn)，檢查品質(zhì)。 2、砂芯與外模的尺寸相符。 3、是墨水要及時清理。 4、避免澆包與砂芯摩擦。 5、下砂芯時要吹干凈模具型腔里的砂子。
+查看全文08 2020-04
特征：“內(nèi)生”式氣孔，鋼液中氣體隨溫度下降其溶解度急劇減少，氣體向較高溫度擴散至壁較厚部位，嚴(yán)重時遍布冒口下部部位；“外生”式氣孔，這類氣孔呈梨形，細(xì)頸方向指向氣體來源，發(fā)生在鑄件表面或皮下，熱處理后或加工后可發(fā)現(xiàn)。原因分析：煉鋼過程中脫氧不良 1.1氣孔分四種：侵入氣孔，抑出氣孔，反應(yīng)氣孔，卷入氣孔 （1）侵入氣孔：尺寸較大，孔壁光滑，表面氧化，多數(shù)量梨形或橢圓形，位于鑄件表面或內(nèi)部； （2）抑出氣孔：多是細(xì)小的，呈現(xiàn)圓形，橢圓形或針狀，分布在鑄件整體或一部份；內(nèi)壁光滑而明亮； （3）反應(yīng)氣孔：位于鑄件表皮下，有的呈分散狀的針形孔，有的隱藏在鑄件上部上半百夾渣； （4）卷入氣孔：澆注過程中，液態(tài)金屬由澆注系統(tǒng)或型空卷入氣體所造成氣孔。 1.2氣孔產(chǎn)生的原因： 在常壓下凡是增加金屬中氣體的含量和阻礙氣泡逸出金屬表面的因素，都可能促使鑄件產(chǎn)生氣孔。生產(chǎn)中的原因有： （1）鑄件結(jié)構(gòu)方面的原因： 1）較大平面鑄件，澆注時處于水平位置，液體金屬中浮的氣泡到達(dá)平面時，往往因不平面阻擋不能上浮，如表面已經(jīng)凝固或氣泡不能通過型芯壁逸出型外，將產(chǎn)生氣孔； 2）鑄件壁較薄，澆速較快，氣體壓力高而引起沸騰； 3）鑄件凹角處圓角半徑太小，容易產(chǎn)生凹角氣孔。 （2）合金冶煉方面的原因： 1）金屬爐料質(zhì)量低劣，表面嚴(yán)重氧化，帶有油污，表面多孔，雜質(zhì)太多，厚度太薄，的金屬材料，使溶煉的液體金屬的氣體和金屬氧化物含量過多，容易使鑄件生氣孔； 2）爐料潮濕； 3）金屬爐料尺寸太小或太松散； 4）冶金過程脫氧不完全，或不定加入量不足，鋁錠上浮部份進(jìn)入爐渣導(dǎo)致實際上用來脫氧的鋁量不足； 5）熔煉過程溫度控制不當(dāng)，鋼水溫度太低或鋼渣太高； 6）爐壁、出鐵槽、澆包未充分干燥； 7）爐渣控制不良； 8）熔煉時間太長； 9）合金化學(xué)成份不合格。 （3）工藝設(shè)計方面的原因： 1）芯頭設(shè)計不良； 2）芯頭間隙過大金屬流入排氣堵塞； 3）砂箱高度太低，靜壓力低； 4）澆注系統(tǒng)形成或選擇不正確。澆注系統(tǒng)和型腔在澆注過程中卷入氣體而不能排除 高大鑄件采用頂注，落差大，沖擊、飛濺，單純澆注，上部較早凝固，阻礙液體排出； 5）內(nèi)澆口位置不合理； 6）型腔排氣不暢，冒口太少或出氣孔太少。 （4）型砂、芯砂、涂料方面的原因： 1）型砂或芯砂，透氣性差，砂粒太細(xì)粘土含量太高； 2）型砂的水分含量太高； 3）型砂的耐火度太低（型壁發(fā)生嚴(yán)重澆注，致使透氣性下降） 4）型砂中發(fā)氣，物質(zhì)加入量太多； 5）涂料選用不當(dāng)，涂料中發(fā)生物質(zhì)加入量太多； 6）冷鐵涂料處理不當(dāng)。 （5）造型和造芯方面的原因： 1）砂芯澆有做出排氣道或排氣不合理； 2）砂型、芯、冷鐵、芯撐等溫度相差太懸殊； 3）砂型沒徹底焊干或返潮； 4）冷鐵或芯撐沒有焊干表面生銹或沾上油漬； 5）砂型或砂芯局部緊實度太高，透氣性太低； 6）澆注原因產(chǎn)生卷入氣泡，通常先慢，后快，再慢的澆注方法。
+查看全文07 2020-04
球墨鑄鐵化學(xué)成分主要包括碳、硅、錳、硫、磷5大常見元素。對于一些對組織及性能有特殊要求的鑄件，還包括少量的合金元素。同普通灰鑄鐵不同的是，為保證石墨球化，球墨鑄鐵中還須含有微量的殘留球化元素。 1.碳及碳當(dāng)量的選擇原則 碳是球墨鑄鐵的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球狀后石墨對機械性能的影響已減小到zui低程度，球墨鑄鐵的含碳量一般較高，在3.5%～3.9%之間，碳當(dāng)量在4.1%～4.7%之間。鑄件壁薄、球化元素殘留量大或孕育不充分時取上限；反之，取下限。將碳當(dāng)量選擇在共晶點附近不僅可以改善鐵液的流動性，對于球墨鑄鐵而言，碳當(dāng)量的提高還會由于提高了鑄鐵凝固時的石墨化膨脹提高鐵液的自補縮能力。碳含量過高，會引起石墨漂浮。因此，球墨鑄鐵中碳當(dāng)量的上限以不出現(xiàn)石墨漂浮為原則。 2.硅的選擇原則 硅是強石墨化元素。在球墨鑄鐵中，硅不僅可以有效地減小白口傾向，增加鐵素體量，而且具有細(xì)化共晶團(tuán)，提高石墨球圓整度的作用。硅提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低沖擊韌性，因此硅含量不宜過高，尤其是當(dāng)鑄鐵中錳和磷含量較高時，更需要嚴(yán)格控制硅的含量。球墨鑄鐵中終硅量一般在1.4%～3.0%。選定碳當(dāng)量后，一般采取高碳低硅強化孕育的原則。硅的下限以不出現(xiàn)自由滲碳體為原則。 球墨鑄鐵中碳硅含量確定以后，成分設(shè)計基本合適。如果高于zui佳區(qū)域，則容易出現(xiàn)石墨漂浮現(xiàn)象。如果低于zui佳區(qū)域，則容易出現(xiàn)縮松缺陷和自由碳化物。 3.錳的選擇原則 由于球墨鑄鐵中硫的含量已經(jīng)很低，不需要過多的錳來中和硫，球墨鑄鐵中錳的作用就主要表現(xiàn)在增加珠光體的穩(wěn)定性，促進(jìn)形成(Fe、Mn)3C。這些碳化物偏析于晶界，對球墨鑄鐵的韌性影響很大。錳也會提高鐵素體球墨鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，錳含量每增加0.1%，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高10～12℃。因此，球墨鑄鐵中錳含量一般是愈低愈好，即使珠光體球墨鑄鐵，錳含量也不宜超過0.4%～0.6%。只有以提高耐磨性為目的的中錳球鐵和貝氏體球鐵例外。 4.磷的選擇原則 磷是一種有害元素。它在鑄鐵中溶解度極低，當(dāng)其含量小于0.05%時，固溶于基體中，對力學(xué)性能幾乎沒有影響。當(dāng)含量大于0.05%時，磷極易偏析于共晶團(tuán)邊界，形成二元、三元或復(fù)合磷共晶，降低鑄鐵的韌性。磷提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，含磷量每增加0.01%，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度提高4～4.5℃。因此，球墨鑄鐵中磷的含量愈低愈好，一般情況下應(yīng)低于0.08%。對于比較重要的鑄件，磷含量應(yīng)低于0.05%。 5.硫的選擇原則 硫是一種反球化元素，它與鎂、稀土等球化元素有很強的親合力，硫的存在會大量消耗鐵液中的球化元素，形成鎂和稀土的硫化物，引起夾渣、氣孔等鑄造缺陷。球墨鑄鐵中硫的含量一般要求小于0.06%。 6.球化元素的選擇原則 目前在工業(yè)上使用的球化元素主要是鎂和稀土。鎂和稀土元素可以中和硫等反球化元素的作用，使石墨按球狀生長。鎂和稀土的殘留量應(yīng)根據(jù)鐵液中硫等反球化元素的含量確定。在保證球化合格的前提下，鎂和稀土的殘留量應(yīng)盡量低。鎂和稀土殘留量過高，會增加鐵液的白口傾向，并會由于它們在晶界上偏析而影響鑄件的力學(xué)性能。
+查看全文06 2020-04
鑄件粘砂不僅影響鑄件的外觀質(zhì)量，甚至引起報廢。因此，對鑄件的粘砂必須引起足夠的重視，以提高產(chǎn)品出品率。那應(yīng)該如何防止鑄件粘砂呢？ “治病”當(dāng)然要找到根源，首先我們先來看一下鑄件粘砂的原因 1、足夠的壓力使金屬液滲人砂粒之間較高的金屬液靜壓力頭。即由鑄件澆注高度和澆注系統(tǒng)形成的壓力。如該壓力超過砂粒間隙之間毛細(xì)現(xiàn)象形成的抵抗壓力。即尸毛=QcosO/r，式中P毛為毛細(xì)壓力；為金屬液表面張力；e為金屬液毛細(xì)管的潤濕角；r為毛細(xì)管半徑。就會形成機械粘砂。靜壓力頭超過500 mm，鑄造用砂又較粗，多數(shù)會產(chǎn)生機械粘砂，除非上涂料。上式亦說明：越大，即砂粒粒度越粗，尸毛越小，即較易產(chǎn)生機械粘砂。 2、金屬液在鑄型內(nèi)流動形成的動壓力。 3、鑄型“爆”或“嗆”。即鑄型澆注時釋放的可燃?xì)怏w與空氣混合并被熾熱金屬液點燃所形成的動壓力。 4、機械粘砂一經(jīng)開始，即便壓力減小，金屬液滲透還會繼續(xù)進(jìn)行，直到滲透金屬液前沿凝固。即金屬液溫度低于固相線溫度，滲透方可停止。 5、化學(xué)粘砂通常的原因是濕型和制芯用原材料耐火度、燒結(jié)點低;石英砂不純;煤粉或代用品加人不足;沒有使用涂料或使用不當(dāng);澆注溫度過高;澆注不當(dāng)致使渣子進(jìn)人鑄型等因素造成。 容易造成粘砂的原因找到了，接下來我們就來說一下如何防止！ 1、預(yù)防機械粘砂可采用如下措施 1)避免較高的金屬液靜壓力頭;在滿足鑄件補縮條件下冒口高度不要過高;避免澆包處于高位直接澆到直澆道內(nèi)，必要時可利用盆形澆口杯緩沖一下金屬流，并形成恒高靜壓力頭。 2)盡量使用粒度較細(xì)、的鑄造用砂。 3)砂型應(yīng)緊實良好。機器造型不可超載，供給造型機的壓縮空氣應(yīng)保持規(guī)定壓力，避免使用過濕或存放期過長的型砂，因難以緊實，芯盒通氣孔(塞)不得堵塞;采用樹脂砂造型和制芯不能僅靠型砂的良好流動性，要保證緊實，必要時輔以震動。 4)防止鑄型“爆”或“嗆”。型砂不可加人過量煤粉和水分。盡量為型和芯開好出氣孔、通氣孔，增加鑄型透氣性。 5)減緩型內(nèi)產(chǎn)生的動壓力。鑄型應(yīng)多設(shè)出氣孔，多扎氣眼;高緊實度的鑄型分型面上可設(shè)排氣槽(通氣槽或通氣溝)。 6)鑄型或型芯使用有效的涂料。即充填型、芯表層砂粒的空隙。如涂料過厚可能開裂，使金屬液滲入砂中，這時可在第1或第2層中使用較稀的涂料，然后再以正?；蜉^稠的涂料。 2、預(yù)防化學(xué)粘砂可采用如下措施 1)砂子供應(yīng)來源不同，鑄造用砂的純度、燒結(jié)點;耐火度有很大差異。燒結(jié)點在1 200℃以下的低純度硅砂將促使粘砂;澆結(jié)點在1 450℃以上的高純度硅砂或非石英砂如錯砂、鉻鐵礦砂等將減少粘砂。 2)濕型粘土砂中加人煤粉約5%能防止中小尺寸鑄件的粘砂。鑄造用煤粉的灰分含量應(yīng)小于10%。為防止型砂系統(tǒng)中失效煤粉及粉塵的積累，每個生產(chǎn)周期應(yīng)淘汰一些舊砂并加人一些新材料。舊砂廢棄量一般約為10%一15%，薄壁鑄件生產(chǎn)取下限，厚壁鑄件生產(chǎn)取上限。 3)水玻璃砂由于混合物燒結(jié)點低，必須采用涂料?；焐爸泄杷徕c和舊砂不應(yīng)過多，混砂中加入1%一2%的煤粉也有助于防止粘砂。
+查看全文03 2020-04