金属-铸型的界面教学课件PPT.ppt

e 浇注温度 影响：合金化层的厚度及熔合质量 确定：根据涂料合金粉的种类和含量 f 浇注系统及涂敷层的位置 浇注系统位置：冲型平稳；冷却均匀；保证合金层的完整性 涂敷层位置： g 铸型和涂敷层的预热 作用：降低急冷，增加液态金属停留时间 设置：200-240℃。若太高，则粘结剂、熔剂失去作用 4.3 表面合金化层的形成机理 有熔化焊和钳焊的特点。 本章主要内容： 铸型界面的气体化学反应 与界面反应有关的铸造缺陷 a 反应性气孔的产生及防止 b 粘砂 c 铸渗 调研：铸渗技术的发展近况。 影响因素： a 砂型组成→影响钢液的二次氧化和CO的浓度，如石灰石砂的分解。 b 铸件壁厚 薄壁件（?18mm）表面结壳早。FeO浓度不够，不易产生CO核心。厚壁件在凝固时界面已不产生气体，或压力已很低，气相可通过砂型排除，也不易产生针孔。 c FeO的含量→钢液的脱氧程度 、冷铁等。 d 型砂的透气性。 关于H引起的皮下气孔 产生： 对钢液：原金属液脱氧不够，含氢量高（包括原始含量和浇注中增加的量），在硬皮（氧化膜）附近发生下列反应： 2[H]+FeO→H2O+Fe 生成的水就附着在生长着的晶粒上成为气泡核心。凝固析出的氢和由界面侵入的氢都向气泡核心集中，使气泡长大，来不及逸出，形成皮下气孔。 对铸铁：由于氢含量过高造成。多发生于铸件的薄壁或离内浇口较远处。 铁液中含有微量铝，2AI+3H2O→AI2O3+6[H] 冲天炉衬、浇包未烘干。 防止措施：炉料干净；熔炼、浇注设备烘干；型内还原性气氛。 关于N引起的铸钢件皮下气孔 以呋喃尿醛树脂砂铸造ZG230-450为例 测试工具：扫描电镜SEM、电子探针EPMA、显微硬度。 a 氮皮下气孔的特征 见图1-3-3、1-3-4及表1-3-1。形状不一、凹凸不平，内有白色夹杂物。 边缘灰亮带：细点区（靠气孔侧40μm）、灰亮区（150μm）、麻点区。 气孔内部形态：起伏不定的晶界和晶粒形态、内表面有裂纹、白色夹杂物（图1-3-6）。 b 显微硬度、线扫描结果 如图1-3-5，灰亮带的C、N含量比气孔内部高。 如图1-3-7，夹杂物中AI、SiO2、O浓度较高 c 实验分析： 在气孔的形成过程中，溶于钢中N经灰亮区进入气泡，细点区是气泡析出的痕迹，形态表明气孔是在钢液流动、气泡运动中长大的，气泡内部的夹杂物是气泡迁移时裹带的，气泡质量越大，裹带的夹杂物越多，裂纹为析出压力大于晶界强度而造成。 d N皮下气孔的形成 以含N 11.5%、7.7%、4.2%、1.0%、0.6%的呋喃树脂砂浇注不同的合金铸件为例。 不同合金对形成N气孔的敏感程度不同。球铁?耐热钢?低碳钢?中碳钢?高锰钢?灰铁 含N量高，气孔产生的几率高 浇注温度过高或过低都容易造成N气孔 树脂加入量多易造成N气孔 形成机理：NH3→[N]+[H]， 原子通过吸附、溶解、扩散，液态钢液冷凝时溶解度下降，N以分子态析出，并以微小的氧化物膜、微孔、微裂纹形成气泡核心，长大。 e N皮下气孔的防止 注意排气，减少树脂分解的气氛与液态金属的接触时间 加入2%—3%的黑色或红色氧化铁粉，在表面形成FeOSiO（1178℃）釉面。 严格控制N含量 降低树脂加入量 特种涂料 关于球铁的皮下气孔 不同铸型产生皮下气孔的几率不同，湿型?水玻璃型?壳型 残留Mg量是影响球铁皮下气孔的重要因素： Mg+H2O—MgO+2[H] MgS+H2O—MgO+H2S 金属液中析出的气体以铸型界面上空隙中的气体为核心集中，使气泡核心长大成气孔。 防止：控制砂型的水分、充型平稳、型砂中加入煤粉等附加物以增加还原性、控制合适的残留镁量。 第2节 界面气体引起铸件表层组织和成分异常 2.1 用呋喃树脂砂生产球铁件表层出现片状石墨 石墨不圆整→ 球化不良→球化剂不足（或作用效率不足） 产生原因：树脂砂中含硫催化剂（如对甲苯磺酸）热分解产生含硫气体，这种含硫气体，与未凝固球铁液中与硫亲和力强的Mg、Mn、稀土反应形成硫化物。S+Mg—MgS 使起球化作用的Mg和稀土量显著减少，结果导致表面球化不良。 防止措施 a 增加球化剂用量如图1-3-8。 b 用特殊涂料，主要起以下作用： 屏蔽作用 吸收作用 产生屏蔽气体