Huokos saostumisen ominaisuudet ja ehkäisymittaukset harmaalla valuraudassa

1. Huokos saostumisen ominaisuudet harmaalla valuraudassa

Harmaiden valurautaosien saostuminen on yleinen ja spesifinen valuvika. Se johtuu pääasiassa kaasujen (pääasiassa vety ja typpi) liukoisuuden voimakkaasta vähenemisestä, joka on liuennut sulaan raudaan jäähdytys- ja jähmettymisprosessin aikana, jota ei voida vapauttaa kokonaan ja saostaa kuplien muodossa ja pysyy valun sisällä. Saostuneiden huokosten pääominaisuudet ovat seuraavat:

a. Sijaintiominaisuudet: pääasiassa kuumissa pisteissä, paksissa ja suurissa osissa tai valujen lopullisen jähmettymisen ydinalueilla: Näillä alueilla on hidas jähmettymisaste, mikä tarjoaa riittävämpää aikaa kaasun kehitykselle, kertymiselle ja kasvulle. Usein valun sisällä (kaukana pinnasta): Vaikka se on joskus lähellä pintaa, se sijaitsee yleensä valun seinämän paksuuden sisä- tai keskusalueella, toisin kuin ihoon tarttuvat ihonalaiset huokoset. Pysy yleensä poissa porttijärjestelmästä ja nousevista: Koska portin nousualue jähmettyy myöhemmin ja siinä on alhaisempi paine, kaasu todennäköisemmin siirtyy ja paeta näille alueille. Sademäärä huokoset muodostuvat todennäköisemmin eristetyissä kuumissa solmuissa kaukana näistä "pakokanavista".

b. Muoto- ja kokoominaisuudet: Muoto: Pienet reiät, jotka ovat enimmäkseen pyöreitä, elliptisiä tai kyynelmuotoisia. Jos useita kuplia kerääntyy jähmettymisrintamaan ja kasvavat dendriittejä pitkin, ne voivat myös muodostaa matoja, kuten rajojen rajoja jakautuvat epäsäännölliset muodot. Koko: Yleensä suhteellisen pieni, halkaisijan alue on noin 0,5–3 mm. Mutta se voi olla myös suurempi, etenkin paksuissa ja suurissa osissa. Sisäseinä: sileä, puhdas ja kiiltävä (kuten peili), joka on yksi saostettujen huokosten tyypillisimmistä ominaisuuksista. Koska sulan raudan sisälle muodostuu kuplia, niiden seinät joutuvat suoraan kosketukseen nestemäisen metallin kanssa ilman hapettumista tai saastumista.

c. Jakeluominaisuudet: Eristetty tai pieni klusteroitu jakauma: Voi näkyä erikseen, mutta yleisemmin useat tai useammat stomatat kokoontuvat yhteen muodostaen paikallisia pieniä klustereita. Niitä ei yleensä ole dispergoituneita tai tasaisesti jakautuneita (mikä on tilanne, kun liuennut kaasupitoisuus on erittäin korkea). Hajallaan, mutta suhteellisen keskittynyt sijaintiin: paksun ja suuren poikkileikkauksen tai kuumapisteen alueella voi olla useita hajallaan olevia kaasukuokospisteitä.

d. Muiden huokosten erottuvat piirteet: erotus invasiivisista huokosista: invasiiviset huokoset ovat yleensä suurempia ja epäsäännöllisempiä, karkeilla ja hapettuneilla sisäseinillä, ja ne voivat sisältää kuonaa (koska kaasu on peräisin ulkoisista lähteistä, kuten hiekan kosteudesta, maalin hajoamisesta jne. Ja kaasun tunkeutumisella voi olla kuonaa). Invasiiviset huokoset sijaitsevat usein valun yläpinnalla tai lähellä muotin ontelon/hiekkaytimen pintaa. Ero ihonalaisista huokosista: ihonalaiset huokoset sijaitsevat valun pinnan alapuolella (1-3 mm) ja neulan muotoiset tai pitkänomaiset, joskus löydetty vain käsittelyn tai puhdistuksen jälkeen. Ihonalaisten huokosten muodostuminen liittyy usein sulan raudan pinnalla kemiallisiin reaktioihin (kuten FeO+C -> Fe+CO), ja hapetus voi tapahtua myös sisäseinämässä. Ero reaktiivisista huokosista: Reaktiivisilla huokosilla (kuten hiilihappireaktioiden tuottamilla CO -huokosilla) on yleensä hapettunut väri (sininen tai tumma) sisäseinällä, epäsäännöllisemmällä muotolla, ja niihin liittyy usein kuonikko tai sulkeumia.

e. Muodostumissyiden liittyvät ominaisuudet: Sulan raudan alkuperäiseen kaasupitoisuuteen liittyvät läheisesti: sulaa rautaa, jolla on korkea vety ja typpipitoisuus, tuottaa todennäköisemmin saostumishuokoset. Läheisesti jähmettymisnopeuteen liittyvä: paksummilla ja hitaammilla jäähdytysalueilla on suurempia riskejä. Sulaan rautakäsittelyyn liittyvät: kostean, syöpynyt ja öljyisten uunimateriaalien, kosteisten ympäästöjen/palloijien, liiallisen sekoittamisen ja sulan raudan (imun lisääntymisen) korkean ylikuumenemislämpötilojen käyttö voi kaikki lisätä saostumishuokosten taipumusta. Yhteenveto keskeisistä tunnistuspisteistä: Sijainti: valun paksuus, suuri poikkileikkaus, kuuma piste ja ydin. Muoto: pääasiassa pyöreä/soikea/kyynelmuotoinen tai matomuotoinen. Sisäseinä: sileä, puhdas ja kiiltävä (tärkein ominaisuus!). Koko: pieni tai keskipitkä, yleensä alle 3 mm. Jakelu: Eristetyt tai pienet klusterit, keskittyneet paikallisille alueille. Näiden ominaisuuksien tunnistaminen on ratkaisevan tärkeää huokoisuuden tyypin tarkkaan määrittämiseksi, virheiden perimmäisen syyn jäljittämiseksi (kuten raaka -aineet, sulamisprosessit, rokotuskäsittelyt, kaatamislämpötilat, valusuunnitelmat) ja tehokkaiden ennaltaehkäisevien toimenpiteiden kehittäminen. Sulan raudan kaasupitoisuuden (erityisesti vetypitoisuuden) mittaaminen on yleensä keskeinen todentamisvaihe, kun epäillään, että se on huokosmuodostus.

Mistä harmaan valuraudan saostuvien huokosten kaasu tulee? Harmaan valuraudan huokosten kaasu tulee pääasiassa sulaan raudaan liuenneen kaasun sulamisen ja kaatamisprosessin aikana. Nämä kaasut saostuvat johtuen liukoisuuden voimakkaasta vähenemisestä sulan raudan jäähdytyksen ja kiinteyttämisen aikana. Sen muodostumis- ja liukenemismekanismiin sisältyy monimutkaisia fysikaalisia ja kemiallisia prosesseja, joissa ydinkaasut ovat vetyä (H ₂) ja typpeä (N ₂) ja pieni määrä, johon mahdollisesti liittyy hiilimonoksidia (CO).

Näiden kaasujen tärkeimmät lähteet ja liukenemisprosessit ovat seuraavat:

a. Ydinkaasun lähde- ja tuotantomekanismi

a. 1. Vety (H ₂) - Kehittyneiden kaasujen päälähde: Kosteus ja öljy uunimateriaaleissa: Kostea uunimateriaalit (sigirauta, romuteräs, kierrätetyt materiaalit), ruoste (Fe ₂ O ∝ · NH ₂ O), öljy- tai orgaaniset aineet (kuten leikkuuöljy, muovit) Deachose suurissa lämpötiloissa: 2H ₂ O → 2H ₂+O ₂ C. → MC+(N/2) H ₂ Vesihöyry sulatusympäristössä: Kosteus kosteisiin sulamisuuneihin, upottamattomiin poikiin, työkaluihin tai peitteisiin. Uunin ilmapiiri: Polttoaineen palamisen aiheuttama H ₂ O -ilmakehä (kuten maakaasu, koksin kaasu). Inokulanttien/lisäaineiden kosteuden imeytyminen: inokulantit tai seokset, kuten ferrosilicon ja ferromanganilainen, absorboivat kosteutta ilmasta. Liukenemismekanismi: Rauta voi liuottaa vetykaasua, kun se on korkean lämpötilan nestemäisessä tilassa. Korkeissa lämpötiloissa liukoisuus on suhteellisen korkea (enintään 5-7 ppm nopeudella 1500 ℃), mutta jähmettymisen aikana liukoisuus putoaa voimakkaasti noin 1/3 ~ 1/2 (melkein liukenematon kiinteässä tilassa)

a. 2. Typpi (N ₂) - tärkeä lähde, etenkin korkean typen uunimateriaalien kohdalla. Lähde: Typpistä sisältävät seokset/uunimateriaalit: romuteräs (erityisesti seosteräs), typpeä sisältävää sigiraudaa, typpeä kaasuttimissa. Typpi uunikaasussa: Noin 78% ilmasta on n ₂, joka hengitetään, kun sulaa rautaa altistetaan ilmalle tai sekoitetaan sähkökaariuuneissa tai induktiouuneissa. Hartsihiekan/päällysteen hajoaminen: furaanihartsi ja amiini-kovetusaineet hajoavat tuottamaan typpeä sisältäviä kaasuja (kuten NH3) HCN）。 Liukenemismekanismi: Sulaan raudan typen liukoisuus kasvaa myös lämpötilan kanssa, mutta siihen vaikuttaa sulan raudan koostumus (hiili ja silikoni vähentävät nitrogeenin liuottavuutta). Liukoisuus vähenee merkittävästi kiinteytymisen aikana (kiinteä liukoisuus on erittäin alhainen).

a. 3. Hiilimonoksidi (CO) - sekundaarinen, mutta mahdollisesti mukana lähde: hiili (C) sulassa raudassa reagoi liuenneen hapen (O) tai oksidien (kuten FeO) kanssa: (Huomaa: CO -kuplat muodostavat yleensä reaktiivisia huokoset epätyypillisten saostumishuokosten sijasta, mutta voivat olla samanaikaisesti erityisissä olosuhteissa).

3. Kuinka estää ja hallita kaasukuokosvirheiden esiintymistä: ehkäisystrategia: kaasulähteen leikkaaminen+paeta edistäminen

a. Hallitse tiukasti uunimateriaalia ja sulamisympäristöä: Uunimateriaali on kuiva, ruosteton ja vapaa öljy tahroista. Kuivaa kokonaan kanka ja työkalut (> 800 ℃). Vältä liiallista ylikuumenemista (> 1500 ℃) ja pitkäaikainen eristys.

b. Sulan rautakäsittely: Inokulantti/seos Pre -paistettu (200 ~ 300 ℃). Käytä alhaisen typpihiekan hiekkaa tai vahvistettua muovaushiekkaa pakokaasulle.

c. Prosessisuunnittelun avustettu pakokaasu: Asenna kylmä rauta jahteutumisen kiihdyttämiseksi paksuilla ja suurilla alueilla. Suunnittele kohtuullisesti nousu- ja pakokanava kaasun siirtymisen helpottamiseksi kohti nousua.

d. Suorita tarvittaessa kaasunomainen käsittely: ota inertti kaasu (kuten AR) vedyn ohjaamiseksi tai kaasunopeusaineen (kuten harvinaisen maametallien seos) lisäämiseksi.

Yhteenveto: Kaasu, joka saostuu harmaassa valuraudassa huokoset, on olennaisesti H ₂ ja N ₂ liuennut sulan raudan sulamisprosessin aikana, joka on peräisin kosteasta/typpeä sisältävästä uunimateriaalista, uunikaasusta ja virheellisestä toiminnasta. Jähmähtymisen aikana ylikyllennys saostuu liukoisuuden äkillisen vähentymisen vuoksi, ja dendriittien lopulta vangitsevat ne muodostaen sileät pyöreät huokoset sisäseinämään. Lähdekaasun liukenemisen hallinta ja jähmettymisprosessin optimointi ovat avain ongelman parantamiseen.