球铁铸件缺陷原因分析

  铸件缺陷诸如夹杂、孔洞、裂纹（指气孔、锁孔、裂纹、冷隔等）常常影响着铸件的力学性能、物理和化学性能、加工性能，决定了铸件的质量高低。球铁件几乎可能产生所有的铸造缺陷，但由于其生产方式、结晶规律、铸造性能和其他铸造合金不同，导致球铁常出现一些特有的缺陷。



    那么与球化剂有关的球铁件缺陷，或者说由于球化剂的因素引起球铁件缺陷有哪些?



    研究表明，几乎所有的球铁件缺陷都与球化剂有关。这主要有以下几方面：

1
石墨球异化

     石墨球异化出现不规则石墨，如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其它非圆球状。这是由于球状石墨沿辐射方向生长时，局部晶体生长模式和生长速率偏离正常生长规律所致。铸件中残余球化元素量超出应有范围时，如残余镁太高，超过了保持石墨球化所需的最低量时，也会影响石墨结晶条件，就容易产生蝌蚪状石墨。而残余稀土较多时，高碳当量铁水易产生碎块石墨，碎块石墨的集中区域一般称作“灰斑”。而蠕虫状石墨的出现则是由于球化元素残余量不足或者含有超限的钛和铝。
2
石墨漂浮

    过共晶成分的厚壁球铁件中，在浇注位置顶部，常常出现一个石墨密集区域，即“石墨漂浮”现象，这是由于石墨与铁水密度不同，过共晶铁水直接析出的石墨受到浮力作用向上所致。石墨漂浮程度与碳当量、球化元素的种类及残留量、铸件凝固时间、浇注温度等因素有关系。镁能使球铁的共晶含碳量提高，碳当量相同的铁水，提高其残余镁量就能减少石墨漂浮，残留稀土量过高，有助于爆裂状石墨的升成。
3
反白口

    一般铸铁件的白口组织容易出现在冷却较快的表层、尖角、披缝等处，反白口缺陷则相反，碳化物相出现在铸件中等断面心部、热节等部位。球化元素残余量过多时，有促进反白口缺陷产生的作用，稀土元素强于镁，它们一般都能增加球铁组织形成时的过冷度。
4
皮下气孔

    皮下针孔内主要含有氢，也有少量一氧化碳和氮。残余镁量过高时，也同时加强了从湿型中吸收氢的倾向，因而产生皮下针孔的机率增加。另外，球化铁水停留时间长也能增加针孔的数量。

5
缩孔缩松

    缩孔常出现在铸件最后凝固部位(热节处、冒口颈与铸件连接处、内角或内浇口与铸件连接处)，是隐蔽于铸件内部或与外表连通的孔洞。缩松，宏观的出现在热节处，细微的收缩孔洞，大多是孔洞内部互相连通。与球化元素有关的是，要控制残余镁和稀土不能过高，这对减少宏观和微观缩松都有明显效果，缩松倾向几乎与球化元素成正比。
6
黑渣

    它一般发生在铸件的上部(浇注位置)，主要分为块状、绳索状和细碎黑渣。黑渣的主要成分硅酸镁，是由铁水中MgO和SiO2反应生成的，并受其相对含量的影响。因此，作为控制黑渣的措施之一就是减少镁的残余量(加镁0.15%时，渣总量约占铁水重量的0.1%)，而残余稀土因与氧有很强的亲和力，在减少黑渣方面有明显的效果。


7
球化衰退

    这是由于球化铁水停留时间较长，残留镁逐渐减少，熔渣没有及时扒除，硫还会回到铁水中，使凝固组织中的石墨减少甚至消失，衰变为不规则状、蠕虫状或片状石墨。这种球化衰退与球化剂中稀土含量较低、或者球化剂加入量偏低有一定的关系，但紧靠增加其加入量也很不可取，因为镁残余量高了，熔渣量和渗碳体都会增加，在厚大断面中还会使石墨球蜕变为蝌蚪状石墨。生产实践表明：原铁水含硫量低对防止球化衰退才是最有效的。

     包括还有的球铁件缺陷，几乎都与球化剂的成分和加入量有关系，但我们不能指望球化剂解决很多问题，更不能解决所有问题，因为球化元素的作用以及球化剂的加入量都是利弊共存的，球化剂只是球墨铸铁稳定生产控制系统中的一个很重要的因素，只有和其他配套措施结合在一起，才能够稳定的进行球化处理。

球铁铸件缺陷主要与球化剂的使用有关，可能出现的缺陷包括石墨球异化、石墨漂浮、反白口、皮下气孔、缩孔缩松、黑渣以及球化衰退等。原因分析如下：

1. 石墨球异化：这是由于石墨沿辐射方向生长时局部晶体生长模式和生长速率偏离正常生长规律，或者铸件中残余球化元素量过多导致。残余镁太高或残余稀土过多都可能引发这一问题。

2. 石墨漂浮：这是由于石墨与铁水密度不同，石墨受到浮力作用向上。这个问题与铁水碳当量、球化元素的种类和残留量、凝固时间和浇注温度等因素有关。

3. 反白口：反白口通常出现在铸件中间部位，以及凝固较慢的部位，这是由于球化元素残余量过多所致。

4. 皮下气孔：皮下气孔主要含有氢，也有少量的一氧化碳和氮。球化铁水停留时间长或残余镁量过高都可能增加皮下气孔的数量。

5. 缩孔缩松：这通常出现在铸件最后凝固部位，与残余镁和稀土含量过高有关。

6. 黑渣：黑渣一般发生在铸件的上部，是由于铁水中的MgO和SiO2反应生成的。减少镁的残余量或残余稀土含量可以有效控制黑渣。

7. 球化衰退：这是由于球化铁水停留时间过长，残留镁逐渐减少所导致。球化剂中稀土含量较低或加入量偏低都可能引发这一问题。

总的来说，控制球铁铸件的缺陷不仅需要注意球化剂的加入量和成分，而且还需要配合其它生产控制方式，才能稳定进行球化处理。
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