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浇铸                                                   车间

 

车间                                                       球化

 

浇铸                                            球化剂使用

 

 

化工原料                                   化工原料

 

铸件的力学性能、物理和化学性能、加工性能等 决定了铸件的质量高低。但是球铁件几乎可能产生所有的诸如夹杂、孔洞、裂纹(指气孔、锁孔、裂纹、冷隔等)等常见的缺陷。
    由球化剂的因素引起球铁件的缺陷可能会有哪些呢?
    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、角状或其他非圆球状。
    (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“始末漂浮”现象。
    (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。
    (4)皮下针孔:皮下针孔内主要含有氢,也有少量一氧化碳和氮。
    (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。
    (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。
    (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。
    缺陷原因分析及处理建议:
    (1)石墨球异化:
    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, 就容易产生喇叭状开花状石墨。 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做“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:
    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生成。
    (3)反白口: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)皮下针孔: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几率增加。 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:
    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:
    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,但仅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。
    很多球铁件缺陷,几乎都与球化剂的成份和加入量有关系,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。
    球化剂如何选型?
    1 熔炼条件:
    若使用冲天炉熔炼,则铁水温度低、 含硫及其他杂质高, 需要球化剂较强的脱硫和去渣能力, 因 此 宜 选 用 高 牌 号 的 球 化 剂 , 如Mg8Re3,或者Mg8Re5,甚至更高。而对于电炉或者“双联”铁水 熔制球铁,较常用低稀土低镁含量的球化剂,如含 Mg4-6、Re2-4的球化剂。
    2 铸件厚薄大小、不同壁厚、不同重量、不同形状的铸件因为其凝固冷却条件不一致,对球化剂的牌号也有不同的要求。
    对于薄壁小件,凝固快、过冷度大,适宜 球状石墨生长,同时也很容易出现碳化物,增加白口倾向,当残余镁 超过 0.07%时,更易产生碳化物,因此宜选用低稀土、低镁球化剂; 而对于厚大断面球铁件(壁厚在 100mm 以上),由于中心部位凝固速率小,存在球化衰退现象,易选用高牌号球化剂或者提高球化剂加入量(比一般球铁的残余镁含量高 0.01—0.02%)。但是残留稀土过高也会引起爆裂状、喇叭型开花状石墨和反白口现象, 因此又有研究在铁水中加入少量反球化元素(如 0.005%的锑,或者铋、锡)来中和过量的稀土元素。还有就是选择钇基重稀土球化剂,它比铈和镧的抗衰退能力要强,白口倾向也小。
    3 珠光体和铁素体铸件:影响球铁组织中珠光体含量的主要因素有凝固组织特点、 通过共析区冷却速率、碳硅含量、合金元素种类和含量等。凝固组织中石墨球少、尺寸大,不利于碳的充分扩散,有利于增加珠光体,减少铁素体;奥氏体含炭量高、铸件冷却速率大都有增加珠光体的倾向。选用含有铜、锑或镍的球化剂或在铁水中加入铜、锑、镍、锡等元素,都可以稳定珠光体组织。而对于铁素体球铁一定要控制这些元素的含量,另外,由于稀土元素增加铁水的过冷倾向,生产铁素体铸件时,适宜选用稀土含量低的球化剂(Re 含量不宜高于 5%)。
除此外,铁水温度、球化剂的比重、致密度、粒度大小、在包底的覆盖情况等,都会对球化反应的效果起到很大的影响。


 

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