Caractéristiques et mesures de prévention des précipitations des pores dans la fonte grise

1. Caractéristiques des précipitations des pores dans la fonte grise

La porosité des précipitations dans les pièces en fonte grise est un défaut de coulée commun et spécifique. Il est principalement causé par la forte diminution de la solubilité des gaz (principalement l'hydrogène et l'azote) dissous dans le fer fondu pendant le processus de refroidissement et de solidification, qui ne peut pas être complètement libéré et précipiter sous forme de bulles et rester à l'intérieur du moulage. Les principales caractéristiques des pores précipitées sont les suivantes:

un. Caractéristiques de localisation: se produisant principalement dans les points chauds, les sections épaisses et grandes ou les zones centrales de la solidification finale des pièces moulées: ces zones ont un taux de solidification lent, offrant un temps plus suffisant pour l'évolution, l'accumulation et la croissance du gaz. Souvent à l'intérieur de la coulée (loin de la surface): bien que parfois près de la surface, il est généralement situé dans la zone intérieure ou centrale de l'épaisseur de la paroi de coulée, contrairement aux pores sous-cutanés qui adhèrent étroitement à la peau. Habituellement, restez à l'écart du système de déclenchement et des contremarches: parce que la zone de colonne montante se solidifie plus tard et a une pression plus faible, le gaz est plus susceptible de migrer et de s'échapper vers ces zones. Les pores de précipitation sont plus susceptibles de se former à des nœuds chauds isolés loin de ces "canaux d'échappement".

né Caractéristiques de forme et de taille: Forme: petits trous qui sont principalement circulaires, elliptiques ou en forme de larme. Si plusieurs bulles se rassemblent à l'avant de la solidification et se développent le long des dendrites, elles peuvent également former des formes de ver, de teintes ou de têtards ou de formes irrégulières réparties le long des joints de grains. Taille: généralement relativement petite, avec une plage de diamètre d'environ 0,5 mm à 3 mm. Mais il peut également être plus grand, surtout en sections épaisses et grandes. Mur intérieur: lisse, propre et brillant (comme un miroir), qui est l'une des caractéristiques les plus typiques des pores précipités. Parce que des bulles se forment à l'intérieur du fer en fusion, leurs parois entrent en contact direct avec le métal liquide sans oxydation ni contamination.

c. Caractéristiques de la distribution: Distribution isolée ou en grappe: Peut apparaître individuellement, mais plus souvent, plusieurs ou plusieurs stomates se rassemblent pour former de petits grappes locales. Ils ne sont généralement pas dispersés ou répartis uniformément (ce qui est le cas lorsque la teneur en gaz dissoute est extrêmement élevée). Dispersé mais relativement concentré dans l'emplacement: dans une section transversale ou de grande coupe épaisse ou un point chaud, il peut y avoir plusieurs points de pores à gaz dispersés.

d. Caractéristiques distinctives des autres pores: distinction à partir de pores invasifs: les pores invasifs sont généralement plus grands et plus irréguliers, avec des murs intérieurs rugueux et oxydés, et peuvent contenir des scories (car le gaz provient de sources externes telles que l'humidité du sable, la décomposition de la peinture, etc., et l'invasion du gaz peut transporter du laitier). Les pores invasifs sont souvent situés sur la surface supérieure des pièces moulées ou près de la surface de la cavité de moule / noyau de sable. Différence par rapport aux pores sous-cutanés: les pores sous-cutanés sont situés sous la surface de la coulée (1-3 mm) et sont en forme d'aiguille ou allongés, parfois découverts qu'après le traitement ou le nettoyage. La formation de pores sous-cutanées est souvent liée aux réactions chimiques à la surface du fer fondu (comme Feo + C -> Fe + Co), et l'oxydation peut également se produire sur la paroi intérieure. Différence par rapport aux pores réactifs: les pores réactifs (comme les pores CO produits par les réactions en oxygène du carbone) ont généralement une couleur oxydée (bleu ou sombre) sur la paroi intérieure, avec une forme plus irrégulière et sont souvent accompagnées de laitiers ou d'inclusions.

e. Caractéristiques connexes des raisons de formation: étroitement liées à la teneur en gaz d'origine du fer fondu: le fer en fusion avec une teneur élevée en hydrogène et en azote est plus susceptible de produire des pores de précipitation. Étroitement liés à la vitesse de solidification: les zones de refroidissement plus épais et plus lentes présentent des risques plus élevés. Lié au traitement en fonte: l'utilisation de matériaux de fournaises humides, corrodés et huileux, des inoculants / sphéroïdistes humides, de l'agitation excessive et des températures élevées de surchauffe de fer fondu (aspiration croissante) peuvent tous augmenter la tendance aux pores de précipitation. Résumé des points d'identification clés: Emplacement: épaisseur de coulée, grande section transversale, point chaud et noyau. Forme: principalement rond / ovale / en forme de larme ou en forme de ver. Mur intérieur: lisse, propre et brillant (la caractéristique la plus importante!). Taille: Petite à moyenne, généralement moins de 3 mm. Distribution: Clusters isolés ou petits, concentrés dans les zones locales. L'identification de ces caractéristiques est crucial pour déterminer avec précision le type de porosité, le traçage de la cause profonde des défauts (tels que les matières premières, les processus de fusion, les traitements d'inoculation, les températures de coulée, les conceptions de coulée) et le développement de mesures préventives efficaces. La mesure de la teneur en gaz (en particulier la teneur en hydrogène) du fer fondu est généralement une étape de vérification clé lors de la soupçon qu'il s'agit d'une formation de pores.

D'où vient le gaz des pores précipitants en fonte grise? Le gaz dans les pores de la fonte grise provient principalement du gaz dissous dans le fer en fusion pendant le processus de fusion et de versement. Ces gaz précipitent en raison d'une forte diminution de la solubilité pendant le refroidissement et la solidification du fer en fusion. Son mécanisme de génération et de dissolution implique des processus physiques et chimiques complexes, les gaz centraux étant l'hydrogène (H ₂) et l'azote (N ₂), et une petite quantité impliquant éventuellement le monoxyde de carbone (CO).

Les principales sources et les processus de dissolution de ces gaz sont les suivants:

un. Mécanisme source et de production du gaz central

un. 1. Hydrogène (H ₂) - La principale source de gaz évolué: humidité et huile dans les matériaux de la fournaise: matériaux de four à chèque (fer à porc, acier de ferraille, matériaux recyclés), la rouille (Fe ₂ O ∝ · NH ₂ O), l'huile ou la matière organique (telles que l'huile de coupe, les plastiques) décomposent à des températures élevées: 2h ₂ o → MC + (N / 2) H ₂ Vapeur d'eau dans l'environnement de fusion: Moisture dans les fours de fusion humides, louches, outils ou revêtements. Atmosphère de la fournaise: L'atmosphère contenant H ₂ O généré par la combustion du carburant (comme le gaz naturel, le gaz du four de coke). Absorption d'humidité des inoculants / additifs: les inoculants ou les alliages tels que le ferrosilicon et le ferromanganais absorbent l'humidité de l'air. Mécanisme de dissolution: le fer peut dissoudre l'hydrogène gazeux lorsqu'il se trouve dans un état liquide à haute température. À des températures élevées, la solubilité est relativement élevée (jusqu'à 5-7 ppm à 1500 ℃), mais pendant la solidification, la solubilité tombe fortement à environ 1/3 ~ 1/2 (presque insoluble à l'état solide)

un. 2. Azote (N ₂) - Une source importante, en particulier dans les matériaux de four à azote élevés. Source: Alliages contenant de l'azote / matériaux de la fournaise: acier de ferraille (en particulier en acier en alliage), fonte contenant de l'azote, azote chez les carburants. L'azote dans le gaz de la fournaise: environ 78% de l'air est n ₂, qui est inhalé lorsque le fer en fusion est exposé à l'air ou agité dans des fours à arc électrique ou des fours à induction. Décomposition de sable de résine / revêtement: les agents de durcissement de la résine et de l'amine furan se décomposent pour produire des gaz contenant de l'azote (tels que NH3) HCN）。 Mécanisme de dissolution: la solubilité de l'azote dans le fer en fusion augmente également avec la température, mais est affectée par la composition du fer en mélange (le carbone et le silicion sur la réduction de la solubilité). La solubilité diminue considérablement pendant la solidification (la solubilité solide est extrêmement faible).

un. 3. Monoxyde de carbone (CO) - Source secondaire mais éventuellement impliquée: Carbone (C) dans le fer en fusion réagit avec l'oxygène dissous (O) ou les oxydes (comme le FEO): (Remarque: Les bulles de CO forment généralement des pores réactives plutôt que des pores de précipitation atypique, mais peuvent coexister dans des conditions spécifiques).

3. Comment prévenir et contrôler la survenue de défauts de pores de gaz: Stratégie de prévention: couper la source de gaz + promotion de l'évasion

un. Contrôlez strictement le matériau de la fournaise et l'environnement de fusion: le matériau du four est sec, sans rouille et sans taches d'huile. Séchez complètement la louche et les outils (> 800 ℃). Évitez une surchauffe excessive (> 1500 ℃) et une isolation prolongée.

né Optimiser le traitement en fonte en fusion: inoculant / alliage pré-cuit (200 ~ 300 ℃). Utilisez du sable de résine à faible teneur en azote ou du sable de moulage renforcé pour l'échappement.

c. Échappement assisté de conception de processus: Installez le fer froid pour accélérer la solidification dans des zones épaisses et grandes. Concevez raisonnablement la colonne montante et le canal d'échappement pour faciliter la migration du gaz vers la colonne montante.

d. Si nécessaire, effectuez un traitement à dégazage: introduire le gaz inerte (comme AR) pour conduire l'hydrogène ou ajouter un agent dégazé (comme l'alliage de terres rares).

Résumé: Le gaz qui précipite les pores dans la fonte grise est essentiellement H ₂ et N ₂ dissous pendant le processus de fusion du fer en fusion, provenant de matériaux de four à contenant de l'azote / de l'azote, du gaz de la fournaise et du fonctionnement incorrect. Pendant la solidification, la sursaturation se précipite en raison d'une diminution soudaine de la solubilité et est finalement capturée par des dendrites pour former des pores circulaires lisses sur la paroi intérieure. Le contrôle de la dissolution du gaz source et l'optimisation du processus de solidification sont la clé pour guérir le problème.