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铸钢件非金属夹杂检验

    虽然铸钢中非金属夹杂含量极微,但由于它们是以化合物的形式机械地存在,对钢性能有不良影响,非金属夹杂的检测对了解铸钢的冶金质量及分析铸钢件的失效具有十分重要的意义。
    1)铸钢的非金属夹杂
    铸钢的非金属夹杂按其来源分为外来夹杂和内生夹杂。外来夹杂由于它们主要来自熔炉、钢包耐火材料及型砂,通常具有较大的尺寸、孤立的分布,外形不规则和复杂的结构等特点。因此,很容易与内生夹杂区别。内生夹杂根据其力学性质大致分为塑性和脆性夹杂两大类。塑性夹杂是指硫化物和铁、锰、硅酸盐夹杂等,脆性夹杂主要是氧化铝及其他氧化物、氮化物和铝钙硅酸盐等,图8.10为氮化钛夹杂。氧化物和硅酸盐夹杂形状基本呈球状和粒状。在凝固过程中形成的硫化物按它们在铸钢中的分布和形态又分成工、Ⅱ和Ⅲ类硫化物(表8.5)。
    2)铸钢中非金属夹杂的检验
    ①电解一化学分离法采用电解法溶解金属试样的基体,得到非金属夹杂的沉淀,然后利用不同的溶解试剂分离沉淀物,对夹杂进行定性、定量检查。常结合岩相法和X射线粉末法,获得夹杂物形态、大小、含量和晶体结构等数据。
    ②金相检验法本法应用最广泛,借主要金相显微镜的明场、暗场及偏光、干涉和显微硬度等多种功能附件,在抛光的试样上观察其形态、数量、大小、色泽和分布,测定它们的光学性质和硬度,从而判别夹杂的类型。由各种夹杂对不同化学试剂的选择性腐蚀,更可直观地鉴别夹杂。表8.6列出了典型夹杂的一些有关特性。夹杂物的常规检验参照GB10561—89评级。评定方法多用比较法和网络数点法。除用户有特殊要求的外,夹杂物的评级仅作为铸钢冶金质量的试验项目,不作为铸钢件出厂的验收依据。
    ③微区成分分析法  由于钢中的非金属夹杂绝大多数以复合形式存在,利用电子探针微区分析和扫描电镜能谱分析,可对夹杂的成分进行定性、定量分析,既可定点,又能了解线度方向和平面上的元素分布情况。

   

  缺陷名称

       

    产生原因

 

 

    1

 

 

 

 

 

粘砂

 

 

 

  铸件表面或部分覆盖着金属或金属

氧化物与造型材料的混合物,或化合物

 

的一层烧结物,使铸件表面粗糙,称为

粘砂

 

  ①型砂材料中sioz与氧化铁、氧化锰形成熔化物

所致

  ②型砂中黏土含量高

 

  ③砂粒粗大或舂秒紧密度不够

  ④浇注温度过高

 

    2

 

 

 

夹砂

 

 

  铸件上的金属疤块砂层后能看到铸

 

件正常金属

 

  ①砂型或砂芯舂樗松紧不均,型的通气不够

  ②砂型过湿,型砂拌和不匀,浇注后型芯过热引起气

 

体和石英砂局部膨胀

 

 

 

 

 

 

 

    3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

裂纹

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  铸件裂纹可分为热裂纹、冷裂纹。它

们都是由于液态钢在高温卞收缩变形

受阻而形成的。铸件冷却收缩受阻后

产生应力,应力超过了钢液在该温度下

 

的强度或塑性极限,便生成裂纹

 

 

 

 

 

 

  ①硫、磷等有害元素含量偏高形成热裂纹

  ②钢中的夹杂物与偏析容易形成应力集中

  ③钢液的线收缩越大,热裂纹倾向越大

  ④铸件设计的结构不良易产生局部应力集中,也会

导致热裂纹

  ⑤钢液浇注温度偏高,易于产生热裂纹

  ⑥铸件浇、冒口排列位置不当,导致收缩受阻而产生

热裂纹

  ⑦砂型舂得过紧,退让性不良,阻碍收缩,增加热裂

倾向

 

  ⑧铸件冷却速度过快或打箱时间过早,都会造成更

大的冷却应力,增加热裂倾向

  ⑨铸件切割浇、冒口不当或清理不当,热处理后冷却

过快或不匀等,也会导致热裂

  ⑩铸件冷却至温度较低的范围,铸件的残余应力或

外界条件导致形成冷裂纹

 

 

 

    4

 

 

 

 

 

 

缩孔与缩松

 

 

 

 

  铸件的缩孔与缩松均产生于铸件表

(切割冒口即发现孔洞)或铸件内部

 

(经加工或无损检测发现),其形状不规

则,呈海绵状间隙或d,TL

 

  由于铸件凝固收缩又得不到足够的钢液补给所致,

其原因是:

  ①冒口位置安排不合理

 

  ②冒口补贴能力不足

  ③冒口补贴设计不当

  ④钢液浇注温度过高,收缩量过大

 

 

 

  5

 

 

 

 

 

 

夹杂物

 

 

 

  夹杂物按其原始形成可分为“内生”

与“外来”夹杂物,这里指的是外来夹杂

物,它包括金属与非金属夹杂物,来自

 

出钢、浇注过程中设备或浇注系统中剥

落混人铸件后形成,大多是耐火材料及

型砂材料熔渣

 

 

  ①原材料、炼钢过程控制不当

  ②浇注过程、钢包中钢液与气体、型砂、砂型的相互

 

作用

 

 

 

    6

 

 

 

 

气孔

 

 

  是指“外生”式气孔,这类气孔呈梨

形,细颈方向指向气体来源,发生在铸

 

件表面或皮下,热处理后或加工后可

发现

 

  ①砂型中的水分过高,冷铁涂料处理不当

  ②砂型透气不良

 

  ③浇注系统或型腔在浇注过程中卷入气体而不能排除


 

 

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