Kjennetegn og forebyggende målinger av poreutfelling i grått støpejern

1. Kjennetegn på poreutfelling i grått støpejern

Nedbørens porøsitet i grå støpejernsdeler er en vanlig og spesifikk støpefeil. Det er hovedsakelig forårsaket av den skarpe nedgangen i løseligheten av gasser (hovedsakelig hydrogen og nitrogen) oppløst i det smeltede jernet under kjøle- og størkningsprosessen, som ikke kan frigjøres fullstendig og presipitere i form av bobler og forblir inne i støpet. Hovedegenskapene til utfelte porer er som følger:

en. Plasseringskarakteristikker: For det meste som forekommer på hot spots, tykke og store seksjoner, eller kjerneområder i den endelige størkningen av støping: disse områdene har en langsom størkningshastighet, noe som gir større tid til gassutvikling, akkumulering og vekst. Ofte inne i støpet (vekk fra overflaten): Selv om den noen ganger nær overflaten, er den vanligvis plassert i det indre eller sentrale området av støpeveggtykkelsen, i motsetning til subkutane porer som fester seg tett på huden. Hold deg vanligvis borte fra gatesystemet og stigerørene: Fordi gatingstigerområdet stivner senere og har lavere trykk, er det mer sannsynlig at gass migrerer og rømmer til disse områdene. Det er mer sannsynlig at nedbørporene dannes ved isolerte varme noder langt borte fra disse "eksoskanalene".

b. Form- og størrelsesegenskaper: Form: Små hull som for det meste er sirkulære, elliptiske eller tårnformet. Hvis flere bobler samles på størkningsfronten og vokser langs dendrittene, kan de også danne orm som, rumpetroll som eller uregelmessige former fordelt langs korngrenser. Størrelse: Vanligvis relativt liten, med et diameterområde på rundt 0,5 mm til 3 mm. Men det kan også være større, spesielt ved tykke og store seksjoner. Indre vegg: glatt, ren og skinnende (som et speil), som er en av de mest typiske egenskapene til utfelte porer. Fordi bobler dannes inne i det smeltede jernet, kommer veggene i direkte kontakt med det flytende metallet uten oksidasjon eller forurensning.

c. Distribusjonsegenskaper: Isolert eller liten gruppert distribusjon: kan vises individuelt, men mer vanlig samles flere eller flere stomata for å danne lokale små klynger. De er vanligvis ikke spredt eller jevnt fordelt (noe som er tilfelle når det oppløste gassinnholdet er ekstremt høyt). Spredt, men relativt konsentrert på plassering: Innenfor et tykt og stort tverrsnitt eller et hot spot-område kan det være flere spredte gassporepunkter.

d. Karakteristiske trekk fra andre porer: Skillet fra invasive porer: Invasive porer er vanligvis større og mer uregelmessige, med grove og oksiderte indre vegger, og kan inneholde slagg (fordi gass kommer fra eksterne kilder som sandfuktighet, maling dekomponering, etc., og gassinvasjon kan bære slagg). Invasive porer er ofte plassert på den øvre overflaten av støpegods eller nær overflaten av mugghulen/sandkjernen. Forskjell fra subkutane porer: Subkutane porer er plassert under overflaten av støpingen (1-3 mm) og er nålformet eller langstrakt, noen ganger bare oppdaget etter prosessering eller rengjøring. Dannelsen av subkutane porer er ofte relatert til kjemiske reaksjoner på overflaten av smeltet jern (for eksempel Feo+C -> Fe+CO), og oksidasjon kan også forekomme på innerveggen. Forskjell fra reaktive porer: Reaktive porer (for eksempel CO -porer produsert av karbonoksygenreaksjoner) har vanligvis en oksidert farge (blå eller mørk) på indre vegg, med en mer uregelmessig form, og er ofte ledsaget av slagg eller inkluderinger.

e. Beslektede egenskaper av dannelsesgrunner: Nært relatert til det originale gassinnholdet i smeltet jern: smeltet jern med høyt hydrogen og nitrogeninnhold er mer sannsynlig å produsere nedbørporer. Nært relatert til størkningshastighet: tykkere og langsommere kjøleområder har høyere risiko. Relatert til smeltet jernbehandling: Bruk av fuktige, korroderte og fete ovnsmaterialer, fuktige inokulanter/sfæroidisatorer, overdreven omrøring og høye overopphetende temperaturer av smeltet jern (økende sug) kan alle øke tendensen til nedbørporene. Sammendrag av viktige identifikasjonspunkter: Sted: støpestykkelse, stort tverrsnitt, hot spot og kjerne. Form: Hovedsakelig runde/oval/tårnformet, eller ormformet. Indre vegg: Glatt, ren og skinnende (den viktigste funksjonen!). Størrelse: Liten til middels, vanligvis mindre enn 3 mm. Distribusjon: Isolerte eller små klynger, konsentrert i lokale områder. Å identifisere disse funksjonene er avgjørende for nøyaktig å bestemme typen porøsitet, spore grunnårsaken til feil (for eksempel råvarer, smelteprosesser, inokulasjonsbehandlinger, å helle temperaturer, støpedesign) og utvikle effektive forebyggende tiltak. Å måle gassinnholdet (spesielt hydrogeninnhold) av smeltet jern er vanligvis et viktig verifiseringstrinn når man mistenker at det er en poredannelse.

Hvor kommer gassen fra de utfellende porene i grått støpejern fra? Gassen i porene til grått støpejern kommer hovedsakelig fra gassen oppløst i det smeltede jernet under smelte- og hellingsprosessen. Disse gassene utfeller på grunn av en kraftig reduksjon i løselighet under avkjøling og størkning av det smeltede jernet. Genererings- og oppløsningsmekanismen involverer komplekse fysiske og kjemiske prosesser, med kjernegassene som er hydrogen (H ₂) og nitrogen (N ₂), og en liten mengde som muligens involverer karbonmonoksid (CO).

Hovedkildene og oppløsningsprosessene til disse gassene er som følger:

en. Kilde og generasjonsmekanisme for kjernegass

en. 1. Hydrogen (H ₂) - Hovedkilden til utviklede gasser: fuktighet og olje i ovnsmaterialer: fuktige ovnmaterialer (svinejern, skrotstål, resirkulerte materialer), rust (Fe ₂ o ∝ · nh ₂ o), olje eller organisk materiale (som å kutte olje, plast) Decompose ved høytemperaturer: (Hydrokarboner) → MC+(N/2) H ₂ Vanndamp i smeltemiljøet: fuktighet i fuktige smeltende ovner, udrierte øser, verktøy eller belegg. Ovnstemning: Atmosfæren som inneholder h ₂ o generert ved forbrenning av drivstoff (som naturgass, koksovngass). Fuktabsorpsjon av inokulanter/tilsetningsstoffer: inokulanter eller legeringer som ferrosilicon og ferromangansk absorberer fuktighet fra luften. Oppløsningsmekanisme: Jern kan løse opp hydrogengass når det er i en høye temperaturvæsketilstand. Ved høye temperaturer er løseligheten relativt høy (opptil 5-7 ppm ved 1500 ℃), men under størkning synker løseligheten kraftig til omtrent 1/3 ~ 1/2 (nesten uoppløselig i fast tilstand)

en. 2. Nitrogen (N ₂) - En viktig kilde, spesielt i høye nitrogenovnsmaterialer. Kilde: Nitrogenholdige legeringer/ovnsmaterialer: Skrotstål (spesielt legeringsstål), nitrogenholdige svinejern, nitrogen i forgassere. Nitrogen i ovngass: Cirka 78% av luften er N ₂, som inhaleres når smeltet jern blir utsatt for luft eller omrørt i elektriske lysbueovner eller induksjonsovner. Harpikssand/belegg nedbrytning: Furanharpiks og aminherdemidler dekomponerer for å produsere nitrogenholdige gasser (for eksempel NH3) HCN ）。 Oppløsningsmekanisme: Løseligheten av nitrogen i smeltet jern øker også med temperatur, men påvirkes av sammensetningen av den smekkede jern (karbon og silis med temperatur, men påvirkes av sammensetningen av nitrogenet. Løseligheten avtar betydelig under størkning (fast løselighet er ekstremt lav).

en. 3. Karbonmonoksid (CO) - Sekundær, men muligens involvert kilde: karbon (C) i smeltet jern reagerer med oppløst oksygen (O) eller oksider (som FEO): (Merk: CO -bobler danner vanligvis reaktive porer i stedet for atypiske nedbørporer, men kan sameksistere under spesifikke forhold).

3. Hvordan forhindre og kontrollere forekomsten av gassporedefekter: Forebyggingsstrategi: å kutte av gasskilden+promoterende flukt

en. Kontroller strengt ovnmaterialet og smeltemiljøet: Ovnmaterialet er tørt, rustfritt og fritt for oljeflekker. Tørk øste og verktøy helt (> 800 ℃). Unngå overdreven overoppheting (> 1500 ℃) og langvarig isolasjon.

b. Optimaliser smeltet jernbehandling: inokulant/legering pre bakt (200 ~ 300 ℃). Bruk lav nitrogenharpiks sand eller armert støpesand for eksos.

c. Prosessdesignassistert eksos: Installer kaldt jern for å akselerere størkning i tykke og store områder. Design rimelig stigerør og eksosskanal for å lette migrasjon av gass mot stigerøret.

d. Utfør om nødvendig Degassingbehandling: Introduser inert gass (for eksempel AR) for å drive hydrogen, eller tilsette avgassingsmiddel (for eksempel sjelden jordlegering).

Sammendrag: Gassen som utfeller porene i grått støpejern er i hovedsak h ₂ og n ₂ oppløst under smelteprosessen med smeltet jern, og stammer fra fuktig/nitrogenholdig ovnsmaterialer, ovngass og feil bruk. Under størkning presipiterer overmettet på grunn av en plutselig reduksjon i løselighet, og blir til slutt fanget av dendritter for å danne glatte sirkulære porer på indre vegg. Å kontrollere kildegassoppløsningen og optimalisere størkningsprosessen er nøkkelen til å kurere problemet.