Kenmerken en preventiemaatregelen van poriënneerslag in grijs gietijzer

1. Kenmerken van poriënneerslag in grijs gietijzer

De neerslagporositeit in grijze gietijzeren delen is een veel voorkomend en specifiek gietdefect. Het wordt voornamelijk veroorzaakt door de scherpe afname van de oplosbaarheid van gassen (voornamelijk waterstof en stikstof) opgelost in het gesmolten ijzer tijdens het koel- en stollingsproces, dat niet volledig kan worden vrijgegeven en neerslaat in de vorm van bubbels en in de gieting blijft. De belangrijkste kenmerken van neergeslagen poriën zijn als volgt:

A. Locatiekenmerken: meestal voorkomen in de hotspots, dikke en grote secties, of kerngebieden van de uiteindelijke stolling van gietstukken: deze gebieden hebben een langzame stollingssnelheid, die voldoende tijd bieden voor gasevolutie, accumulatie en groei. Vaak in het gieten (weg van het oppervlak): hoewel soms dicht bij het oppervlak, bevindt het zich meestal in het binnenste of centrale oppervlak van de dikte van de gietwand, in tegenstelling tot subcutane poriën die nauw aan de huid hechten. Blijf meestal uit de buurt van het poortsysteem en de risers: omdat het Gating Riser -gebied later stolt en een lagere druk heeft, is gas waarschijnlijker om te migreren en naar deze gebieden te ontsnappen. De neerslagporiën vormen zich eerder op geïsoleerde hete knooppunten ver weg van deze "uitlaatkanalen".

B. Vorm- en grootte -kenmerken: vorm: kleine gaten die meestal cirkelvormig, elliptisch of traanvormig zijn. Als meerdere bubbels zich verzamelen aan de stollings voorkant en groeien langs de dendrieten, kunnen ze ook worm -achtige, kikkervisachtige of onregelmatige vormen verdeeld over korrelgrenzen vormen. Grootte: meestal relatief klein, met een diameterbereik van ongeveer 0,5 mm tot 3 mm. Maar het kan ook groter zijn, vooral bij dikke en grote secties. Binnenwand: glad, schoon en glanzend (zoals een spiegel), een van de meest typische kenmerken van neergeslagen poriën. Omdat bubbels worden gevormd in het gesmolten ijzer, komen hun wanden in direct contact met het vloeibare metaal zonder oxidatie of verontreiniging.

C. Distributiekenmerken: geïsoleerde of kleine geclusterde verdeling: kan afzonderlijk verschijnen, maar vaker verzamelen verschillende of meer huidmondjes samen om lokale kleine clusters te vormen. Ze zijn meestal niet verspreid of gelijkmatig verdeeld (wat het geval is wanneer het opgeloste gasgehalte extreem hoog is). Verspreid maar relatief geconcentreerd op locatie: binnen een dikke en grote dwarsdoorsnede- of hotspot-gebied kunnen er meerdere verspreide gasporiepunten zijn.

D. Onderscheidende kenmerken van andere poriën: onderscheid van invasieve poriën: invasieve poriën zijn meestal groter en meer onregelmatig, met ruwe en geoxideerde binnenwanden, en kunnen slak bevatten (omdat gas afkomstig is van externe bronnen zoals zandvocht, verfbeveiliging, enz. En gasinvasie kan slakken dragen). Invasieve poriën bevinden zich vaak op het bovenoppervlak van gietstukken of nabij het oppervlak van de schimmelholte/zandkern. Verschil met subcutane poriën: subcutane poriën bevinden zich onder het oppervlak van het giet (1-3 mm) en zijn naaldvormig of langwerpig, soms alleen ontdekt na verwerking of reiniging. De vorming van subcutane poriën is vaak gerelateerd aan chemische reacties op het oppervlak van gesmolten ijzer (zoals FeO+C -> Fe+Co), en oxidatie kan ook op de binnenwand optreden. Verschil met reactieve poriën: reactieve poriën (zoals co -poriën geproduceerd door koolstofzuurstofreacties) hebben meestal een geoxideerde kleur (blauw of donker) op de binnenwand, met een meer onregelmatige vorm, en worden vaak gepaard met slak of insluitsels.

e. Gerelateerde kenmerken van vormingsredenen: nauw verwant aan het oorspronkelijke gasgehalte van gesmolten ijzer: gesmolten ijzer met een hoog waterstof- en stikstofgehalte heeft meer kans om neerslagporiën te produceren. Nauw gerelateerd aan stollingsnelheid: dikkere en langzamere koelgebieden hebben hogere risico's. Gerelateerd aan gesmolten ijzerbehandeling: het gebruik van vochtige, gecorrodeerde en olieachtige ovenmaterialen, vochtige inoculanten/sferoïdizers, overmatig roeren en hoge oververhitting temperaturen van gesmolten ijzer (toenemende zuigkracht) kan allemaal de neiging voor neerslagporiën verhogen. Samenvatting van belangrijke identificatiepunten: locatie: gietdikte, grote dwarsdoorsnede, hotspot en kern. Vorm: voornamelijk rond/ovaal/traanvormig of wormvormig. Binnenmuur: glad, schoon en glanzend (de belangrijkste functie!). Grootte: klein tot medium, meestal minder dan 3 mm. Verdeling: geïsoleerde of kleine clusters, geconcentreerd in lokale gebieden. Het identificeren van deze kenmerken is cruciaal voor het nauwkeurig bepalen van het type porositeit, het traceren van de hoofdoorzaak van defecten (zoals grondstoffen, smeltprocessen, inoculatiebehandelingen, giettemperaturen, gietontwerpen) en het ontwikkelen van effectieve preventieve maatregelen. Het meten van het gasgehalte (vooral waterstofgehalte) van gesmolten ijzer is meestal een belangrijke verificatiestap wanneer het vermoedt dat het een porievorming is.

Waar komt het gas van de neerslagporiën in grijs gietijzer vandaan? Het gas in de poriën van grijs gietijzer komt voornamelijk uit het gas dat in het gesmolten ijzer is opgelost tijdens het smelt- en gietproces. Deze gassen gaan neer als gevolg van een scherpe afname van de oplosbaarheid tijdens de koeling en stolling van het gesmolten ijzer. Het generatie- en oplossingsmechanisme omvat complexe fysische en chemische processen, waarbij de kerngassen waterstof (H ₂) en stikstof (N ₂) zijn, en een kleine hoeveelheid mogelijk met koolmonoxide (CO).

De belangrijkste bronnen en oplossingsprocessen van deze gassen zijn als volgt:

A. Bron- en generatiemechanisme van kerngas

A. 1. Hydrogen (H ₂) - the main source of evolved gases: moisture and oil in furnace materials: moist furnace materials (pig iron, scrap steel, recycled materials), rust (Fe ₂ O ∝· nH ₂ O), oil or organic matter (such as cutting oil, plastics) decompose at high temperatures: 2H ₂ O → 2H ₂+O ₂ C ₘ H ₙ (Hydrocarbons) → MC+(N/2) H ₂ Waterdamp in de smeltomgeving: vocht in vochtige smeltovens, ongedroogde pollepels, gereedschap of bedekkingen. Ovenatmosfeer: de atmosfeer die H ₂ O bevat die wordt gegenereerd door brandstofverbranding (zoals aardgas, cola -ovengas). Vochtabsorptie van inoculanten/additieven: inoculanten of legeringen zoals ferrosilicon en ferromanganese absorberen vocht uit de lucht. Op oplossing mechanisme: ijzer kan waterstofgas oplossen wanneer het zich in een vloeibare toestand van hoge temperatuur bevindt. Bij hoge temperaturen is de oplosbaarheid relatief hoog (tot 5-7 ppm bij 1500 ℃), maar tijdens stolling daalt de oplosbaarheid sterk tot ongeveer 1/3 ~ 1/2 (bijna onoplosbaar in de vaste toestand)

A. 2. Stikstof (N ₂) - Een belangrijke bron, vooral in stikstofovenmaterialen met hoge stikstof. Bron: stikstofbevattende legeringen/ovenmaterialen: schrootstaal (vooral legeringsstaal), stikstofbevattend ritijzer, stikstof in carburizers. Stikstof in ovengas: ongeveer 78% van de lucht is N ₂, dat wordt ingeademd wanneer gesmolten ijzer wordt blootgesteld aan lucht of wordt geroerd in elektrische boogovens of inductiegeanen. Harszand/coatingontleding: furanhars- en amine-uithardingsmiddelen ontleden om stikstofbevattende gassen (zoals NH3) HCN））。 oplosmiddel te produceren: de oplosbaarheid van stikstof in gesmolten ijzer neemt ook toe met de temperatuur, maar wordt beïnvloed door de samenstelling van het gesmolten en silicon-ledemanigheid). De oplosbaarheid neemt aanzienlijk af tijdens de stolling (vaste oplosbaarheid is extreem laag).

A. 3. Koolmonoxide (CO) - Secundaire maar mogelijk betrokken bron: koolstof (C) in gesmolten ijzer reageert met opgeloste zuurstof (O) of oxiden (zoals FeO): (Opmerking: CO -bellen vormen meestal reactieve poriën in plaats van atypische neerslagporiën, maar kan onder specifieke omstandigheden bestaan onder specifieke omstandigheden).

3. Hoe u het optreden van gasporiedefecten kunt voorkomen en regelen: Preventiestrategie: het afsnijden van de gasbron+bevorderen van ontsnapping

A. Controleer strikt het ovenmateriaal en de smeltomgeving: het ovenmateriaal is droog, roestvrij en vrij van olievlekken. Droog de pollepel en gereedschap volledig (> 800 ℃). Vermijd overmatige oververhitting (> 1500 ℃) en langdurige isolatie.

B. Optimaliseer gesmolten ijzerbehandeling: inoculant/legering vooraf gebakken (200 ~ 300 ℃). Gebruik laag stikstofhars zand of versterkte vormzand voor uitlaat.

C. Procesontwerpondersteunde uitlaat: installeer koud ijzer om de stolling te versnellen in dikke en grote gebieden. Ontwerp redelijkerwijs het riser en het uitlaatkanaal om gasmigratie naar de stijgbuis te vergemakkelijken.

D. Voer indien nodig ontgassingsbehandeling uit: introduceer inert gas (zoals AR) om waterstof aan te sturen, of voeg het ontgassingsmiddel toe (zoals zeldzame aardlegering).

Samenvatting: Het gas dat poriën in grijs gietijzer neerslaat, is in wezen H ₂ en N ₂ opgelost tijdens het smeltproces van gesmolten ijzer, afkomstig van vochtige/stikstofbevattende ovenmaterialen, ovengas en onjuiste werking. Tijdens de stolling steekt oververzadiging neer als gevolg van een plotselinge afname van de oplosbaarheid en wordt uiteindelijk vastgelegd door dendrieten om gladde cirkelvormige poriën op de binnenwand te vormen. Het beheersen van de oplossing van de brongas en het optimaliseren van het stollingsproces zijn de sleutel om het probleem te genezen.