Caratteristiche e misure di prevenzione delle precipitazioni dei pori in ghisa grigia

1. Caratteristiche delle precipitazioni dei pori in ghisa grigia

La porosità delle precipitazioni nelle parti in ghisa grigia è un difetto di fusione comune e specifico. È causato principalmente dalla forte diminuzione della solubilità dei gas (principalmente idrogeno e azoto) disciolti nel ferro fuso durante il processo di raffreddamento e solidificazione, che non può essere completamente rilasciato e precipitato sotto forma di bolle e rimangono all'interno della fusione. Le caratteristiche principali dei pori precipitati sono le seguenti:

UN. Caratteristiche della posizione: che si verificano principalmente nei punti caldi, sezioni spesse e grandi o aree centrali della solidificazione finale dei getti: queste aree hanno un tasso di solidificazione lento, fornendo tempo più sufficiente per l'evoluzione del gas, l'accumulo e la crescita. Spesso all'interno della fusione (lontano dalla superficie): sebbene a volte vicino alla superficie, di solito si trova nell'area interna o centrale dello spessore della parete della fusione, a differenza dei pori sottocutanei che aderiscono da vicino alla pelle. Di solito stai lontano dal sistema di gating e dai monti: poiché l'area del montante di gating si solidifica in seguito e ha una pressione più bassa, è più probabile che il gas migri e fugga in queste aree. I pori di precipitazione hanno maggiori probabilità di formarsi in nodi caldi isolati lontani da questi "canali di scarico".

B. Caratteristiche di forma e dimensione: forma: piccoli fori che sono per lo più circolari, ellittici o a forma di lacrima. Se le bolle multiple si radunano sul fronte di solidificazione e crescono lungo i dendriti, possono anche formare worm come, come giunlo o forme irregolari distribuite lungo i confini del grano. Dimensioni: di solito relativamente piccolo, con una gamma di diametro compresa tra 0,5 mm a 3 mm. Ma può anche essere più grande, specialmente in sezioni spesse e grandi. Parete interna: liscia, pulita e lucida (come uno specchio), che è una delle caratteristiche più tipiche dei pori precipitati. Poiché le bolle si formano all'interno del ferro fuso, le loro pareti entrano in contatto diretto con il metallo liquido senza ossidazione o contaminazione.

C. Caratteristiche di distribuzione: distribuzione cluster isolata o piccola: può apparire individualmente, ma più comunemente, diversi o più stomi si riuniscono per formare piccoli cluster locali. Di solito non sono dispersi o distribuiti uniformemente (come nel caso del contenuto di gas disciolto è estremamente elevato). Sparso ma relativamente concentrato nella posizione: all'interno di una sezione trasversale spessa e grande o hot spot, potrebbero esserci più punti dei pori di gas sparsi.

D. Caratteristiche distintive da altri pori: distinzione dai pori invasivi: i pori invasivi sono generalmente più grandi e più irregolari, con pareti interne ruvide e ossidate e possono contenere scorie (perché il gas proviene da fonti esterne come l'umidità della sabbia, la decomposizione della vernice, ecc. E l'invasione del gas può trasportare scorie). I pori invasivi si trovano spesso sulla superficie superiore delle getti o vicino alla superficie della cavità dello stampo/nucleo di sabbia. Differenza dai pori sottocutanei: i pori sottocutanei si trovano sotto la superficie della fusione (1-3 mm) e sono a forma di ago o allungato, a volte scoperto solo dopo l'elaborazione o la pulizia. La formazione di pori sottocutanei è spesso correlata alle reazioni chimiche sulla superficie del ferro fuso (come FeO+C -> Fe+Co) e l'ossidazione può verificarsi anche sulla parete interna. Differenza dai pori reattivi: i pori reattivi (come i pori di CO prodotti dalle reazioni di ossigeno al carbonio) hanno di solito un colore ossidato (blu o scuro) sulla parete interna, con una forma più irregolare, e sono spesso accompagnati da scorie o inclusioni.

e. Caratteristiche correlate dei motivi di formazione: strettamente correlati al contenuto di gas originale di ferro fuso: ferro fuso con alto contenuto di idrogeno e azoto ha maggiori probabilità di produrre pori di precipitazione. Strettamente correlato alla velocità di solidificazione: le aree di raffreddamento più spesse e più lente hanno rischi più elevati. In relazione al trattamento in ferro fuso: l'uso di materiali di fornace umidi, corrosi e oleosi, inoculanti/sferoidizzatori umidi, agitazione eccessiva e alte temperature di surriscaldamento del ferro fuso (aumento dell'aspirazione) possono aumentare la tendenza per i pori di precipitazione. Riepilogo dei punti di identificazione chiave: Posizione: spessore del casting, grande sezione, punto caldo e nucleo. Forma: principalmente rotondo/ovale/a forma di lacrima o a forma di verme. Muro interno: liscio, pulito e lucido (la caratteristica più importante!). Dimensioni: da piccolo a medio, di solito inferiore a 3 mm. Distribuzione: cluster isolati o piccoli, concentrati nelle aree locali. L'identificazione di queste caratteristiche è cruciale per determinare accuratamente il tipo di porosità, rintracciare la causa principale dei difetti (come materie prime, processi di fusione, trattamenti di inoculazione, temperature di versamento, progetti di fusione) e sviluppare misure preventive efficaci. La misurazione del contenuto di gas (in particolare il contenuto di idrogeno) del ferro fuso è di solito una fase di verifica chiave quando si sospetta che si tratti di una formazione dei pori.

Da dove proviene il gas dai pori precipitanti nella ghisa grigia? Il gas nei pori della ghisa grigia proviene principalmente dal gas disciolto nel ferro fuso durante il processo di fusione e versamento. Questi gas precipitano a causa di una forte diminuzione della solubilità durante il raffreddamento e la solidificazione del ferro fuso. Il suo meccanismo di generazione e dissoluzione prevede complessi processi fisici e chimici, con i gas core che sono idrogeno (H ₂) e azoto (N ₂) e una piccola quantità che implica il monossido di carbonio (CO).

Le principali fonti e processi di dissoluzione di questi gas sono i seguenti:

UN. Meccanismo di fonte e generazione del gas core

UN. 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 Vapore acqueo nell'ambiente di fusione: umidità in fornaci di fusione umida, mestoli non secchi, strumenti o rivestimenti. Atmosfera del forno: l'atmosfera contenente H ₂ O generata dalla combustione del carburante (come gas naturale, gas di coke). L'assorbimento di umidità di inoculanti/additivi: inoculanti o leghe come ferrosilicio e ferromanganesi assorbono l'umidità dall'aria. Meccanismo di dissoluzione: il ferro può dissolvere il gas idrogeno quando si trova in uno stato liquido ad alta temperatura. A temperature elevate, la solubilità è relativamente alta (fino a 5-7 ppm a 1500 ℃), ma durante la solidificazione, la solubilità scende bruscamente a circa 1/3 ~ 1/2 (quasi insolubile in stato solido)

UN. 2. Azoto (N ₂) - Una fonte importante, specialmente nei materiali fornace ad alta azoto. Fonte: leghe/materiali del forno contenenti azoto: acciaio di scarto (in particolare acciaio in lega), ghisa contenente azoto, azoto nei carburizzatori. Azoto in gas da forno: circa il 78% dell'aria è n ₂, che viene inalato quando il ferro fuso viene esposto all'aria o agitato in forni a arco elettrico o forni a induzione. Decomposizione di sabbia/rivestimento in resina: agenti di indurimento della resina e ammina furana e si decompongono per produrre gas contenenti azoto (come NH3) meccanismo di dissoluzione HCN ）。: anche la solubilità dell'azoto nel ferro fuso aumenta con la temperatura, ma è influenzata dalla composizione del ferro molente (il carbonio e il silicio riducono la solubilità). La solubilità diminuisce significativamente durante la solidificazione (la solubilità solida è estremamente bassa).

UN. 3. Monossido di carbonio (CO) - Fonte secondaria ma eventualmente coinvolta: carbonio (C) in ferro fuso reagisce con ossigeno disciolto (O) o ossidi (come FEO): (Nota: le bolle di CO di solito formano pori reattivi piuttosto che pori di precipitazione atipica, ma possono coesistere in condizioni specifiche).

3. Come prevenire e controllare il verificarsi di difetti dei pori del gas: Strategia di prevenzione: tagliare la fonte del gas+promozione della fuga

UN. Controlla rigorosamente il materiale del forno e l'ambiente di fusione: il materiale del forno è asciutto, privo di ruggine e privo di macchie di olio. Asciugare completamente il mestolo e gli strumenti (> 800 ℃). Evitare il surriscaldamento eccessivo (> 1500 ℃) e l'isolamento prolungato.

B. Ottimizzare il trattamento con ferro fuso: pre -cotto inoculante/lega (200 ~ 300 ℃). Utilizzare sabbia a bassa resina di azoto o sabbia di stampaggio rinforzato per lo scarico.

C. Design di processo Assistito di scarico: installare il ferro freddo per accelerare la solidificazione in aree spesse e grandi. Progettare ragionevolmente il riser e il canale di scarico per facilitare la migrazione del gas verso il riser.

D. Se necessario, eseguire il trattamento degassing: introdurre gas inerte (come AR) per guidare l'idrogeno o aggiungere un agente degassing (come la lega di terra rara).

Riepilogo: il gas che precipita i pori nella ghisa grigia è essenzialmente disciolto H ₂ e N ₂ durante il processo di fusione del ferro fuso, originato da materiali da forno umidi/contenenti azoto, gas del forno e funzionamento improprio. Durante la solidificazione, la sovrasaturazione precipita a causa di un'improvvisa riduzione della solubilità e alla fine viene catturata dai dendriti per formare pori circolari lisci sulla parete interna. Il controllo della dissoluzione del gas di origine e l'ottimizzazione del processo di solidificazione sono la chiave per curare il problema.