Egenskaper och förebyggande mått på porutfällning i grått gjutjärn

1. Egenskaper för porutfällning i grått gjutjärn

Utfällningsporositeten i grå gjutjärndelar är en vanlig och specifik gjutningsdefekt. Det orsakas huvudsakligen av den skarpa minskningen av lösligheten hos gaser (huvudsakligen väte och kväve) upplöst i det smälta järnet under kylnings- och stelningsprocessen, som inte kan släppas helt och fällas ut i form av bubblor och förbli inuti gjutningen. De viktigaste egenskaperna hos utfällda porer är följande:

a. Platsegenskaper: mestadels förekommer i de heta fläckarna, tjocka och stora sektionerna eller kärnområdena i den slutliga stelningen av gjutningarna: Dessa områden har en långsam stelningshastighet, vilket ger mer tillräcklig tid för gasutveckling, ackumulering och tillväxt. Ofta inuti gjutningen (bort från ytan): Även om det ibland är nära ytan, är det vanligtvis beläget i det inre eller centrala området i gjutväggens tjocklek, till skillnad från subkutana porer som nära följer huden. Håll dig vanligtvis borta från grindsystemet och stigerören: Eftersom grindningsreiserområdet stelnar senare och har lägre tryck, är gas mer benägna att migrera och fly till dessa områden. Utfällningsporerna är mer benägna att bildas vid isolerade heta noder långt borta från dessa "avgaskanaler".

b. Form- och storleksegenskaper: Form: Små hål som mest är cirkulära, elliptiska eller tårformade. Om flera bubblor samlas vid stelningen och växer längs dendriterna, kan de också bilda mask som, rumpa som eller oregelbundna former fördelade längs korngränserna. Storlek: Vanligtvis relativt liten, med ett diameterområde på cirka 0,5 mm till 3 mm. Men det kan också vara större, särskilt i tjocka och stora sektioner. Innervägg: Slät, ren och blank (som en spegel), som är en av de mest typiska egenskaperna hos utfällda porer. Eftersom bubblor bildas inuti det smälta järnet, kommer deras väggar i direktkontakt med den flytande metallen utan oxidation eller förorening.

c. Distributionsegenskaper: Isolerad eller liten klusterfördelning: Kan visas individuellt, men oftare samlas flera eller flera stomata för att bilda lokala små kluster. De är vanligtvis inte spridda eller jämnt fördelade (vilket är fallet när det upplösta gasinnehållet är extremt högt). Spridda men relativt koncentrerade på plats: inom ett tjockt och stort tvärsnitt eller ett hot spot-område kan det finnas flera spridda gasporpunkter.

d. Stroliga drag från andra porer: distinktion från invasiva porer: invasiva porer är vanligtvis större och mer oregelbundna, med grova och oxiderade inre väggar, och kan innehålla slagg (eftersom gas kommer från yttre källor som sandfuktighet, färgnedbrytning etc. och gasinvasion kan bära slagg). Invasiva porer är ofta belägna på den övre ytan av gjutningarna eller nära ytan på mögelhålan/sandkärnan. Skillnad från subkutana porer: Subkutana porer är belägna under gjutytan (1-3 mm) och är nålformade eller långsträckta, ibland bara upptäckta efter bearbetning eller rengöring. Bildningen av subkutana porer är ofta relaterad till kemiska reaktioner på ytan av smält järn (såsom FeO+C -> Fe+Co), och oxidation kan också förekomma på innerväggen. Skillnad från reaktiva porer: reaktiva porer (såsom CO -porer som produceras av kolsyresreaktioner) har vanligtvis en oxiderad färg (blå eller mörk) på innerväggen, med en mer oregelbunden form, och åtföljs ofta av slagg eller inneslutningar.

e. Relaterade egenskaper hos bildningsskäl: Nära relaterade till det ursprungliga gasinnehållet i smält järn: smält järn med högt väte- och kväveinnehåll är mer benägna att producera nederbördsporer. Nära relaterade till stelningshastighet: Tjockare och långsammare kylområden har högre risker. Relaterat till smält järnbehandling: Användning av fuktiga, korroderade och oljiga ugnsmaterial, fuktiga ympande/sfäroidisatorer, överdriven omrörning och höga överhettningstemperaturer av smält järn (ökande sug) kan alla öka tendensen för nederbördsporer. Sammanfattning av viktiga identifieringspunkter: Plats: Gjutningstjocklek, stort tvärsnitt, heta plats och kärna. Form: Huvudsakligen rund/oval/tårformad eller maskformad. Innervägg: Slät, ren och blank (den viktigaste funktionen!). Storlek: Små till medelstora, vanligtvis mindre än 3 mm. Distribution: Isolerade eller små kluster, koncentrerade i lokala områden. Att identifiera dessa funktioner är avgörande för att exakt bestämma typen av porositet, spåra grundorsaken till defekter (såsom råvaror, smältprocesser, ympningsbehandlingar, hälla temperaturer, gjutkonstruktioner) och utveckla effektiva förebyggande åtgärder. Att mäta gasinnehållet (särskilt väteinnehåll) av smält järn är vanligtvis ett viktigt verifieringssteg när man misstänker att det är en porformation.

Var kommer gasen från de utfällande porerna i grått gjutjärn? Gasen i porerna av grått gjutjärn kommer huvudsakligen från gasen som är upplöst i det smälta järnet under smält- och hällprocessen. Dessa gaser fälls ut på grund av en kraftig minskning av lösligheten under kylning och stelning av det smälta järnet. Dess genererings- och upplösningsmekanism involverar komplexa fysiska och kemiska processer, varvid kärngaserna är väte (H ₂) och kväve (n ₂) och en liten mängd som eventuellt involverar kolmonoxid (CO).

De viktigaste källorna och upplösningsprocesserna för dessa gaser är följande:

a. Källa och genereringsmekanism för kärngas

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 (kolväten) → MC+(n/2) H ₂ vattenånga i smältmiljön: fukt i fuktiga smältugnar, oönskade sladdar, verktyg eller täckningar. Ugnsatmosfär: Atmosfären som innehåller H ₂ O som genereras genom bränsleförbränning (såsom naturgas, koksugngas). Fuktsabsorption av ympande medel/tillsatser: ympande medel eller legeringar såsom ferrosilicon och ferromanganesiska absorberar fukt från luften. Upplösningsmekanism: Järn kan lösa vätgas när det är i ett högtemperatur flytande tillstånd. Vid höga temperaturer är lösligheten relativt hög (upp till 5-7 ppm vid 1500 ℃), men under stelning sjunker lösligheten kraftigt till cirka 1/3 ~ 1/2 (nästan olöslig i fast tillstånd)

a. 2. Kväve (n ₂) - En viktig källa, särskilt i material med hög kväveugn. Källa: Kväveinnehållande legeringar/ugnsmaterial: Skrotstål (särskilt legeringsstål), kväveinnehållande grisjärn, kväve i förgasare. Kväve i ugnsgas: Cirka 78% av luften är n ₂, som inandas när smält järn utsätts för luft eller omrördes i elektriska bågugnar eller induktionsugnar. Hartsand/beläggning Nedbrytning: Furan harts och AMIN-härdningsmedel sönderdelas för att producera kväveinnehållande gaser (såsom NH3) HCN）。 Upplösningsmekanism: lösligheten av kväve i molten järn ökar också med temperaturen, men påverkas av sammansättningen av moltenjärn (kol och silikon minskar nitreterlöslighet). Lösligheten minskar signifikant under stelning (fast löslighet är extremt låg).

a. 3. Kolmonoxid (CO) - Sekundär men eventuellt involverad källa: kol (C) i smält järn reagerar med upplöst syre (O) eller oxider (såsom FeO): (Obs: CO -bubblor bildar vanligtvis reaktiva porer snarare än atypiska utfällningsporer, men kan samexisterar under specifika förhållanden).

3. Hur man förhindrar och kontrollerar förekomsten av gaspordefekter: Förebyggande strategi: Skär bort gaskällan+Främjande flykt

a. Styr strikt ugnsmaterialet och smältmiljön: ugnsmaterialet är torrt, rostfritt och fritt från oljefläckar. Torka helt sleven och verktygen (> 800 ℃). Undvik överhettning (> 1500 ℃) och långvarig isolering.

b. Optimera smält järnbehandling: Inokulant/legering före bakad (200 ~ 300 ℃). Använd låg kvävehartssand eller förstärkt formningssand för avgaser.

c. Processdesignassisterat avgaser: Installera kallt järn för att påskynda stelning i tjocka och stora områden. Utformar rimligt stigande och avgaskanal för att underlätta gasmigrering mot stigaren.

d. Utför vid behov avgasningsbehandling: introducera inert gas (såsom AR) för att driva väte, eller tillsätt avgasningsmedel (såsom sällsynt jordlegering).

Sammanfattning: Gasen som fälls ut porerna i grått gjutjärn är i huvudsak H ₂ och N ₂ upplöst under smältprocessen med smält järn, härstammar från fuktiga/kväveinnehållande ugnsmaterial, ugngas och felaktig drift. Under stelning utfälls övermättnaden på grund av en plötslig minskning av lösligheten och fångas så småningom av dendriter för att bilda släta cirkulära porer på innerväggen. Att kontrollera källgasupplösningen och optimera stelningsprocessen är nyckeln till att bota problemet.