分析铸造缺陷产生的原因有哪些

2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：铸造缺陷对铸造生产和铸钢件质量有很大的危害。要有效地消除缺陷，必须尽可能准确地判明缺陷的种类和性质，查明产生的原因，经综合分析和实践验证方可采取相应的防止措施。“外生”式气孔产生的主要原因是砂型中的水分过高，冷铁涂料处理不当；砂型透气不良；浇注系统或型腔在浇注过程中卷入气体而不能排除。

铸造缺陷对铸造生产和铸钢件质量有很大的危害。要有效地消除缺陷，必须尽可能准确地判明缺陷的种类和性质，查明产生的原因，经综合分析和实践验证方可采取相应的防止措施。

1.气孔

气孔是气体聚集在铸钢件表面和内部而形成的孔洞。气孔的形状、大小不同，位置不一，孔壁光滑，带氧化色彩，是铸钢件常见的缺陷之一。气孔有各种类型，产生的原因各不相同，按气体来源不同，大致可分为“外生”式气孔和“内生”式气孔两类，如图1-1所示。

“外生”式气孔产生的主要原因是砂型中的水分过高，冷铁涂料处理不当；砂型透气不良；浇注系统或型腔在浇注过程中卷入气体而不能排除。“内生”式气孔是炼钢过程脱氧不良形成的。

图1-1 气孔 a）“外生”式气孔 b）“内生”式气孔

2.缩孔与缩松

缩孔与缩松是由于铸钢件凝固收缩时得不到足够的钢液补给所致，缩孔位于铸钢件热节或最后凝固部位形成的宏观孔洞，缩松是细小分散的缩孔，如图1-2和图1-3所示。

图1-2 缩孔

图1-3 缩松

缩孔与缩松产生的主要原因：冒口位置安排不合理，冒口补贴能力不足，冒口补贴设计不当，钢液浇注温度过高。

3.砂眼

砂眼（见图1-4）形成的原因如下：

1）砂型或砂芯表面局部型砂被金属液冲刷掉，在铸钢件表面的相应部位上形成的粗糙、不规则的金属瘤状物。常位于浇口附近，被冲刷掉的型砂，往往在铸钢件的其他部位形成砂眼。

2）砂型或砂芯的局部砂块在机械力作用下掉落，使铸钢件表面相应部位形成的块状金属突起物。其外形与掉落的砂块很相似，在铸钢件其他部位则往往出现砂眼或残缺。

图1-4 砂眼

a）冲砂形成的砂眼 b）散落砂形成的砂眼 c）掉砂形成的砂眼

4.裂纹

铸钢件产生裂纹的主要原因如下：

1）铸钢件冷却至温度较低的范围，铸钢件的残余应力或外界条件导致形成冷裂纹。

2）硫、磷等有害元素含量偏高形成热裂纹。

3）钢中的夹杂物与偏析容易形成应力集中而产生裂纹。

4）钢液的线收缩越大，热裂纹倾向越大。

5）铸钢件设计的结构不良，易产生局部的应力集中，也会导致热裂纹。

6）钢液浇注温度偏高，易于产生热裂纹。

7）铸钢件浇、冒口排列位置不当，导致收缩受阻而产生热裂纹。

8）砂型舂得过紧，退让性不良，阻碍收缩，增加热裂纹倾向。

9）铸钢件的冷却速度过快或打箱时间过早，都会造成更大的冷却应力，增加热裂倾向。

10）铸钢件切割浇、冒口不当或清理不当，热处理后冷却过快或不均匀等，也会导致热裂。

5.粘砂

粘砂（见图1-5）是铸钢件表面黏附着一层很难清除的砂粒或低熔点化合物。粘砂大多数发生在铸钢件厚壁部位、砂型的下型、凹槽内角、薄壁砂芯表面等。一般将粘砂分为机械粘砂和化学粘砂。

图1-5 粘砂

a）粘砂的铸钢件 b）无粘砂铸钢件

（1）机械粘砂机械粘砂形成的原因是铁液钻入砂型表面孔隙中，金属液渗入砂粒的间隙，实际上是金属液在静压力作用下沿砂隙间毛细管渗入并包围砂粒，凝固后将砂粒机械地粘连在铸钢件表面，成为网状的金属和砂粒的混合物。

（2）化学粘砂化学粘砂形成的原因是铸钢件表面的氧化亚铁（FeO）与砂中的二氧化硅和黏土作用，形成液态硅酸亚铁，熔融的硅酸亚铁能润湿硅砂，在毛细压力作用下，渗入砂粒空隙，形成粘砂。

6.冷隔

冷隔缺陷会造成铸钢件的残缺，缺陷部位往往有明显的氧化色彩，近似圆弧的残缺端面，铸钢件轮廓不完整、不饱满等。冷隔有一般冷隔和浇注断流或断流冷隔。

（1）一般冷隔如图1-6a所示，铸钢件上有穿透和不穿透的缝隙，边缘呈圆角，缝隙往往与型腔水平面垂直。这是由于浇入铸型的金属液前端呈圆弧状，温度低，两股金属液流相遇而不能相接造成的，称作一般冷隔。

（2）浇注断流或断流冷隔如图1-6b所示，铸钢件截面可见水平方向的圆弧形接缝相叠，可以一层亦可以多层，原因可以是浇注中断补浇造成，也可以是充型阻力过大或局部砂型过硬，气体堵塞，待阻

力逐步消减，铁液逐层进入而形成，称作断流冷隔。

图1-6 冷隔 a）一般冷隔 b）断流冷隔

7.夹砂结疤

夹砂结疤是铸钢件上的金属疤块，如图1-7所示。产生的原因主要有砂型或砂芯舂得松紧不均，砂型的通气不够；砂型过湿，型砂拌和不匀，浇注后型芯过热引起气体和石英砂局部膨胀。

8.夹杂物

（1）外来夹杂物产生的主要原因：原材料、炼钢过程控制不当，浇注过程，钢包中的气体、型砂、砂型的相互作用。

（2）内生夹杂物产生的主要原因：①来自钢的冶炼过程中的氧和硫及氧化剂，在冷却凝固过程中，残余的氧化物相似不连续的相沉淀出来的产物，Si＋O₂=SiO₂；4Al＋3O₂=2Al₂O₃；②浇注过程中的二次氧化产生的夹杂。

9.夹渣

夹渣（见图1-8）产生的原因主要是由于金属液不纯净，或浇注方法和浇注系统不当。

图1-7 夹砂结疤

图1-8 夹渣

10.偏析

偏析产生的主要原因有浇注温度不当，浇注速度不当，某些低合金钢的脱氧剂用铝量多，氮含量高，硼的含量没有控制好。

分析铸造缺陷产生的原因有哪些

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