Karakteristike i prevencije mjera oborina pora u sivom lijevanom željezu

1. Karakteristike oborina pora u sivom lijevanom željezu

Poroznost oborina u sivim dijelovima od lijevanog željeza uobičajena je i specifična oštećenja lijevanja. Uglavnom je uzrokovano oštrim smanjenjem topljivosti plinova (uglavnom vodika i dušika) otopljenih u rastopljenom željezu tijekom postupka hlađenja i učvršćivanja, što se ne može u potpunosti osloboditi i taložiti u obliku mjehurića i ostati unutar lijevanja. Glavne karakteristike taloženih pora su sljedeće:

a. Karakteristike lokacije: Uglavnom se javljaju u vrućim mjestima, debelim i velikim dijelovima ili jezgrovima konačnog očvršćivanja odljeva: Ova područja imaju sporu brzinu zaliha, pružajući dovoljno vremena za evoluciju plina, nakupljanje i rast. Često unutar lijevanja (dalje od površine): iako se ponekad blizu površine, obično se nalazi u unutarnjem ili središnjem području debljine stijenke lijevanja, za razliku od potkožnih pora koje se usko pridržavaju kože. Obično se držite podalje od sustava za gatiranje i uzgoja: Budući da se područje uzgoja Gating usklađuje kasnije i ima niži pritisak, veća je vjerojatnost da će plin migrirati i pobjeći na ta područja. Porene pore su vjerojatnije da će se formirati na izoliranim vrućim čvorovima daleko od ovih "ispušnih kanala".

b. Karakteristike oblika i veličine: Oblik: Male rupe koje su uglavnom kružne, eliptične ili u obliku suza. Ako se više mjehurića okuplja na frontu za učvršćivanje i raste duž dendrita, oni također mogu formirati crv poput, tadpole poput ili nepravilnih oblika raspoređenih duž granica zrna. Veličina: Obično relativno mala, s rasponom promjera od oko 0,5 mm do 3 mm. Ali može biti i veći, posebno na debelim i velikim dijelovima. Unutarnji zid: glatka, čista i sjajna (poput ogledala), što je jedna od najtipičnijih karakteristika oborinih pora. Budući da se mjehurići formiraju unutar rastopljenog željeza, njihovi zidovi dolaze u izravan kontakt s tekućim metalom bez oksidacije ili onečišćenja.

c. Karakteristike distribucije: Izolirana ili mala klasterirana raspodjela: može se pojaviti pojedinačno, ali češće, nekoliko ili više stomata okupljaju se kako bi formirali lokalne male klastere. Obično se ne raspršuju ili ravnomjerno raspoređuju (što je slučaj kada je sadržaj otopljenog plina izuzetno visok). Raspršeni, ali relativno koncentrirani u položaju: unutar debelog i velikog presjeka ili površine vruće točke, može postojati višestruki raštrkani plinski pora.

d. Razlikovne karakteristike drugih pora: razlika od invazivnih pora: invazivne pore su obično veće i nepravilne, s grubim i oksidiranim unutarnjim zidovima, a mogu sadržavati šljaku (jer plin dolazi iz vanjskih izvora poput vlage pijeska, raspadanja boje itd. I invazija plina može nositi slagu). Invazivne pore često se nalaze na gornjoj površini odljeva ili blizu površine jezgre kalupa/jezgre pijeska. Razlika od potkožnih pora: Podkutane pore nalaze se ispod površine lijevanja (1-3 mm) i u obliku igle su ili izdužene, ponekad se otkrivaju tek nakon prerade ili čišćenja. Stvaranje potkožnih pora često je povezano s kemijskim reakcijama na površini rastopljenog željeza (poput FEO+C -> Fe+CO), a oksidacija se može pojaviti i na unutarnjem zidu. Razlika od reaktivnih pora: reaktivne pore (poput pora CO proizvedenih reakcijama ugljičnog kisika) obično imaju oksidiranu boju (plavu ili tamnu) na unutarnjem zidu, s nepravilnim oblikom, a često ih prate šljakom ili uključenjima.

e. Povezane karakteristike formacijskih razloga: usko povezana s izvornim udjelom plina rastopljenog željeza: rastopljeno željezo s visokim udjelom vodika i dušika, vjerojatnije je da će proizvesti pore za oborine. Usko povezano s brzinom očvršćivanja: Deblji i sporiji područja hlađenja imaju veće rizike. Povezano s rastopljenim tretmanom željeza: upotreba vlažnih, korodiranih i masnih materijala za peć, vlažnih inokulanata/sferoidizatora, pretjeranog miješanja i visokih temperatura pregrijavanja rastopljenog željeza (povećanje usisavanja) može povećati tendenciju za oborine. Sažetak ključnih identifikacijskih točaka: Mjesto: Debljina lijevanja, veliki presjek, vruća točka i jezgra. Oblik: uglavnom okrugli/ovalni/suza u obliku ili crva u obliku crva. Unutarnji zid: glatka, čista i sjajna (najvažnija značajka!). Veličina: Mala do srednja, obično manja od 3 mm. Raspodjela: izolirani ili mali nakupini, koncentrirani u lokalnim područjima. Prepoznavanje ovih značajki ključno je za točno određivanje vrste poroznosti, praćenje uzroka oštećenja (poput sirovina, procesa taljenja, tretmana za inokulaciju, ulijevanja temperatura, dizajna lijevanja) i razvijanja učinkovitih preventivnih mjera. Mjerenje sadržaja plina (posebno udio vodika) rastopljenog željeza obično je ključni korak provjere kada sumnja da je riječ o stvaranju pora.

Odakle potječe plin iz porezanih pora u sivom lijevanom željezu? Plin u porama sivog lijevanog željeza uglavnom dolazi od plina otopljenog u rastopljenom željezu tijekom postupka taljenja i ulijevanja. Ovi plinovi se talože zbog naglog smanjenja topljivosti tijekom hlađenja i učvršćivanja rastopljenog željeza. Njegov mehanizam za stvaranje i otapanje uključuje složene fizičke i kemijske procese, pri čemu su jezgra plinovi bili vodik (H ₂) i dušik (N ₂), a mala količina koja možda uključuje ugljični monoksid (CO).

Glavni izvori i procesi otapanja ovih plinova su sljedeći:

a. Izvor i stvaranje mehanizma jezgrenog plina

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 Vodena para u okruženju taljenja: vlaga u peći za topljenje vlage, nedrežene tokale, alate ili obloge. Atmosfera peći: atmosfera koja sadrži H ₂ O generiranu izgaranjem goriva (poput prirodnog plina, plina u pećnici koksa). Apsorpcija vlage inokulanata/aditiva: inokulansi ili legure poput ferosilikona i feromanganskog apsorbiraju vlagu iz zraka. Mehanizam otapanja: Željezo može otopiti vodikov plin kada je u tekućem stanju visoke temperature. Na visokim temperaturama topljivost je relativno visoka (do 5-7 ppm na 1500 ℃), ali tijekom skrijevanja, topljivost naglo opada na oko 1/3 ~ 1/2 (gotovo netopljivo u čvrstom stanju)

a. 2. Dušik (N ₂) - važan izvor, posebno u materijalima s visokim dušikom. Izvor: legure/peći koje sadrže dušik: Čelik za otpad (posebno legirani čelik), svinjski željezo koji sadrže dušik, dušik u karburizatorima. Dušik u plinu peći: Oko 78% zraka je N ₂, koji se udiše kada je rastopljeno željezo izložen zraku ili miješa se u električnim lučnim pećima ili indukcijskim pećima. Raspajanje pijeska/prevlake za smolu: Sredstva za sušenje od furan i amina raspadaju da bi se dobili plinovi koji sadrže dušik (poput NH3) HCN）。 Mehanizam otapanja: Topljivost dušika u rastopljenom željezu također se povećava s temperaturom, ali utječe na sastav molbenih ilubilnosti (ugljik se smanjuju nikolon). Topljivost se značajno smanjuje tijekom učvršćivanja (čvrsta topljivost je izuzetno niska).

a. 3. Ugljični monoksid (CO) - Sekundarni, ali eventualno uključeni izvor: ugljik (C) u rastopljenom željezu reagira s otopljenim kisikom (O) ili oksidima (poput FEO): (Napomena: CO mjehurići obično tvore reaktivne pore, a ne atipične obojene porke, ali mogu koegzistirati u specifičnim uvjetima).

3. Kako spriječiti i kontrolirati pojavu oštećenja plinskih pora: Strategija prevencije: Smanjivanje izvora plina+promicanje bijega

a. Strogo kontrolirajte materijal peći i okruženje topljenja: materijal za peć je suh, bez hrđe i bez mrlja od ulja. Potpuno osušite lopaticu i alate (> 800 ℃). Izbjegavajte pretjerano pregrijavanje (> 1500 ℃) i produljenu izolaciju.

b. Optimizirajte rastopljeno liječenje željeza: inokulant/legura prethodno pečen (200 ~ 300 ℃). Koristite pijesak s niskim dušikom ili ojačani pijesak za ispuštanje.

c. Proces Dizajn Pomoćni ispušnik: Ugradite hladno željezo kako biste ubrzali očvršćivanje na debelim i velikim površinama. Razumno dizajnirajte uspon i ispušni kanal kako biste olakšali migraciju plina prema usponu.

d. Ako je potrebno, izvedite obradu degala: unesite inertni plin (kao što je AR) za pokretanje vodika ili dodavanje agensa za degal (poput rijetke legure Zemlje).

Sažetak: plin koji taloži pore u sivom lijevanom željezu je u osnovi H ₂ i n ₂ otopljen tijekom procesa taljenja rastopljenog željeza, koji potječe od peći na vlažnom/dušiku koji sadrže dušik, plina peći i nepravilnog rada. Tijekom učvršćivanja, precipitacija prenapuhavanja zbog naglog smanjenja topljivosti, a na kraju ih je zabilježio dendriti kako bi se stvorili glatki kružni pore na unutarnjem zidu. Kontroliranje otapanja izvornog plina i optimiziranje postupka očvršćivanja ključ su za liječenje problema.