铸件缺陷诸如夹杂、孔洞、裂纹(指气孔、锁孔、裂纹、冷隔等)常常影响着铸件的力学性能、物理和化学性能、加工性能,决定了铸件的质量高低。球铁件几乎可能产生所有的铸造缺陷,但由于其生产方式、结晶规律、铸造性能和其他铸造合金不同,导致球铁常出现一些特有的缺陷。
那么与球化剂有关的球铁件缺陷,或者说由于球化剂的因素引起球铁件缺陷有哪些?
研究表明,几乎所有的球铁件缺陷都与球化剂有关。这主要有以下几方面:
1、石墨球异化
石墨球异化出现不规则石墨,如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其它非圆球状。这是由于球状石墨沿辐射方向生长时,局部晶体生长模式和生长速率偏离正常生长规律所致。铸件中残余球化元素量超出应有范围时,如残余镁太高,超过了保持石墨球化所需的最低量时,也会影响石墨结晶条件,就容易产生蝌蚪状石墨。而残余稀土较多时,高碳当量铁水易产生碎块石墨,碎块石墨的集中区域一般称作“灰斑”。而蠕虫状石墨的出现则,是由于球化元素残余量不足或者含有超限的钛和铝。
2、石墨漂浮
过共晶成分的厚壁球铁件中,在浇注位置顶部,常常出现一个石墨密集区域,即“石墨漂浮”现象,这是由于石墨与铁水密度不同,过共晶铁水直接析出的石墨受到浮力作用向上所致。石墨漂浮程度与碳当量、球化元素的种类及残留量、铸件凝固时间、浇注温度等因素有关系。镁能使球铁的共晶含碳量提高,碳当量相同的铁水,提高其残余镁量就能减少石墨漂浮,残留稀土量过高,有助于爆裂状石墨的升成。
3、反白口
一般铸铁件的白口组织容易出现在冷却较快的表层、尖角、披缝等处,反白口缺陷则相反,碳化物相出现在铸件中等断面心部、热节等部位。球化元素残余量过多时,有促进反白口缺陷产生的作用,稀土元素强于镁,它们一般都能增加球铁组织形成时的过冷度。
4、皮下气孔
皮下针孔内主要含有氢,也有少量一氧化碳和氮。残余镁量过高时,也同时加强了从湿型中吸收氢的倾向,因而产生皮下针孔的机率增加。另外,球化铁水停留时间长也能增加针孔的数量。
5、缩孔缩松
缩孔常出现在铸件最后凝固部位(热节处、冒口颈与铸件连接处、内角或内浇口与铸件连接处),是隐蔽于铸件内部或与外表连通的孔洞。缩松,宏观的出现在热节处,细微的收缩孔洞,大多是孔洞内部互相连通。与球化元素有关的是,要控制残余镁和稀土不能过高,这对减少宏观和微观缩松都有明显效果,缩松倾向几乎与球化元素成正比。
6、黑渣
它一般发生在铸件的上部(浇注位置),主要分为块状、绳索状和细碎黑渣。黑渣的主要成分硅酸镁,是由铁水中MgO和SiO2反应生成的,并受其相对含量的影响。因此,作为控制黑渣的措施之一就是减少镁的残余量(加镁0.15%时,渣总量约占铁水重量的0.1%),而残余稀土因与氧有很强的亲和力,在减少黑渣方面有明显的效果。
7、球化衰退
这是由于球化铁水停留时间较长,残留镁逐渐减少,熔渣没有及时扒除,硫还会回到铁水中,使凝固组织中的石墨减少甚至消失,衰变为不规则状、蠕虫状或片状石墨。这种球化衰退与球化剂中稀土含量较低、或者球化剂加入量偏低有一定的关系,但紧靠增加其加入量也很不可取,因为镁残余量高了,熔渣量和渗碳体都会增加,在厚大断面中还会使石墨球蜕变为蝌蚪状石墨。生产实践表明:原铁水含硫量低对防止球化衰退才是最有效的。
包括还有的球铁件缺陷,几乎都与球化剂的成分和加入量有关系,但我们不能指望球化剂解决很多问题,更不能解决所有问题,因为球化元素的作用以及球化剂的加入量都是利弊共存的,球化剂只是球墨铸铁稳定生产控制系统中的一个很重要的因素,只有和其他配套措施结合在一起,才能够稳定的进行球化处理。