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铸钢中的气孔的形成机理和预防措施 时间:2016-01-20 点击量: 铸钢中的气孔可以归因于以下一种或者两种反应。
[C]+[O]=CO(g) (1)
2[H]=H2(g) (2)
       氮也会发生类似(2)的反应。
       为了减少气孔,钢液中氢和氮的含量必须尽可能降低,同时要通过足够强度的脱氧反应防止碳/氧反应。
氢气孔

       形成氢气孔所需的氢含量根据脱氧反应操作和钢液化学成分会有变化。以下氢含量范围的铸件不会出现氢气孔:
       在硅镇静钢中不大于9ppm的氢含量
       在硅和铝镇静钢中9-13ppm的氢含量
       大于13ppm的氢含量不可能得到无氢气孔铸件。
       钢液中的氢起因于钢液与潮气发生接触,潮气通常来自潮湿的耐火材料和添加物。必须避免过高的炉内钢液温度和过长的炉内钢液盛放时间。所有后期添加的材料必须干燥,浇包必须完全烘干。过高的大气湿度也是氢气孔形成因素,因为潮湿的大气会导致钢液从耐火材料中吸收水气(和后期从砂型中吸收水气)。新炉衬会造成钢液过多地吸收水分,好的做法是在正式熔炼之前先熔化一炉“涮炉钢液”。
氮气孔
       铸钢中的氮的主要来源是大气,钢液中的氮含量很大程度取决于熔化炉中钢液与大气接触时间。由于氮可以单独形成气孔,其通常含量水平要比固溶含量水平低很多。在0.1%碳含量的碳素钢铸件中,当氮含量在0.013%水平时,会有明显的气孔形成趋势。氮和氢一起有时会是高合金钢气孔的成因,特别是使用高氮含量的铬铁生产的高铬含量的合金钢铸件。
       氮针孔会在含氮粘结剂(如尿醛呋喃树脂和酚基尿烷树脂)生产的砂型内浇注的铸件上发生,使用低含氮量的树脂非常重要,特别是使用回用砂的时候。
除了可能形成气孔,氮与铝一起会影响铸钢的韧性,因为铸钢在800-900℃范围冷却时在晶界处析出的氮化铝会形成晶间裂纹。在商业用途铸钢件中,对于低合金钢,形成晶间裂纹的结合成氮化铝所需的最低氮含量为0.002%,对于普通碳素钢,所需最低氮含量为0.004%。通常将氮含量降低到这样低的水平并不实用。但是,如果钢液在脱氧处理后存在足够多余的铝,氮化铝可以在金属液中生成并且起到固态下晶粒成核核心的作用。在此情况下生成的大尺寸的氮化铝颗粒不会形成晶间裂纹。
一氧化碳
       钢液脱氧执行得越彻底,针孔趋势越小,使用铝正确脱氧是最为有效的控制方法。必须有多余的脱氧剂来补偿当铸件表面金属液与砂型接触时生成的较高的氧含量。

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