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樹脂材料砂型材冶煉鐵鑄件異樣構建剖析
作者：bthhjx1 發布時間：2016-03-11
內容摘要：1鑄件概況 鑄件的基本形狀為圓筒狀，外徑250mm，壁厚30mm，高80mm，上下兩端面加工余量為2mm，加工后，一個端面出現顏色不一致的現象，該面在鑄型中朝下，處于 下方。鑄件的材料為
1鑄件概況
鑄件的基本形狀為圓筒狀，外徑250mm，壁厚30mm，高80mm，上下兩端面加工余量為2mm，加工后，一個端面出現顏色不一致的現象，該面在鑄型中朝下，處于 下方。鑄件的材料為FCD450，相當我國的QT450－10。
鑄件采用呋喃樹脂加磺酸固化劑的自硬砂型鑄造，涂料為石墨系醇基涂料。
2缺陷的形貌特征
鑄件的下端面機加工之后出現了明顯的顏色差別，有的區域光亮，有的區域灰暗。兩種顏色的交界處有的明顯，有的不太明顯（1）。垂直于該面取樣做金相分析，結果如2和3所示。2為兩種顏色的交界處，左側為光亮處，靠近表層的組織為鐵素體和塊狀石墨；右側為灰暗處，表層組織為鐵素體和大量密集分布的點狀及細片狀石墨。3顯示了灰暗區石墨形態從表面到心部的變化情況：表層為點狀和細片狀，心部為球狀。在表層和心部之間有一過渡區，石墨主要為蠕蟲狀。
3缺陷的成因
從以上分析可知，鑄件加工表面上的灰暗顏色是由于密集分布的點狀和細片狀石墨造成的。這種石墨形態與球狀石墨有著明顯的區別，而且石墨的數量也高于正常處。這種異常組織的形成與鑄型所用的樹脂砂及涂料有關。在樹脂、固化劑和涂料中含有較高的S，涂料中又含有大量的C，它們在與鐵液接觸時，在高溫的作用下，會分解產生CO、CO 2、H2 S、SO等氣體，這些氣體滲入鐵液中，鐵液增S、增C.
S起破壞球化作用，隨著w（S）量的增加，石墨的球化率下降，由球狀變為蠕蟲狀， 后變為片狀。
S又是一種具有強過冷作用的元素，它的存在增加了鐵液的過冷度，使石墨以細片狀或枝晶點狀的形式析出，成為異常組織。加之增C，使異常組織中石墨的數量增加，從而導致該處在機加工之后顏色變得灰暗。
1列出了鑄件本體、異常組織處以及樹脂砂和涂層w（C）、w（S）含量的檢測結果。受取樣條件和分析方法的限制，這些結果可能不準確，但它可以定性地說明上面對樹脂砂型球鐵鑄件中異常組織成因的解釋是正確的。
這種異常組織的出現及其嚴重程度還與鐵液的澆注溫度以及鑄件的壁厚有很大的關系。澆注溫度越高，壁越厚，鐵液保持液態的時間也就越長，這種缺陷也就越加嚴重。所以，這種缺陷多出現在厚大的鑄件中。
4預防措施
根據異常組織形成的原因，為防止這種缺陷的出現，原則上可以從以下兩個方面采取措施：
（1）改變涂料配方，盡量減少或排除S和C的影響。
文獻［1］提出，為防止這種異常組織出現，可在涂料中加入2％～5％的葡萄糖、蔗糖或蔗糖脂肪酸。日本客戶則向我們提議使用加Mg的涂料。
（2）加快鐵液凝固速度，縮短液態時間。
受條件的限制，在生產中，我們沒有采取改變涂料配方的措施，而是采用了在鑄型靠近鑄件下端面處加冷鐵的方法，取得了很好的效果。這是因為，加入冷鐵后，鐵液不與樹脂砂接觸，而與冷鐵接觸，凝固加速，形成硬殼，因而避免了C和S的滲入。
5結論
樹脂砂型球鐵鑄件加工表面上的灰暗缺陷是由于鑄件中的異常組織造成的。這種異常組織由大量密集的細片狀和點狀過冷石墨組成，是樹脂砂以及涂料中的C、S滲入鐵液后形成的。采用設置冷鐵的辦法可使這種缺陷控制。
