Características e medidas de prevenção da precipitação de poros em ferro fundido cinza

1. Características da precipitação de poros em ferro fundido cinza

A porosidade da precipitação em partes de ferro fundido cinza é um defeito de fundição comum e específico. É causado principalmente pela diminuição acentuada na solubilidade dos gases (principalmente hidrogênio e nitrogênio) dissolvida no ferro fundido durante o processo de resfriamento e solidificação, que não pode ser completamente liberado e precipitado na forma de bolhas e permanecer dentro da fundição. As principais características dos poros precipitados são os seguintes:

um. Características de localização: ocorrendo principalmente nos pontos quentes, seções grossas e grandes ou áreas centrais da solidificação final das peças fundidas: essas áreas têm uma lenta taxa de solidificação, proporcionando tempo mais suficiente para a evolução do gás, acumulação e crescimento. Muitas vezes, dentro da fundição (longe da superfície): embora às vezes próximo à superfície, ela geralmente está localizada na área interna ou central da espessura da parede de fundição, ao contrário dos poros subcutâneos que aderem intimamente à pele. Geralmente fica longe do sistema de bloqueio e dos risers: como a área do riser portada solidifica posteriormente e tem menor pressão, é mais provável que o gás migre e escape para essas áreas. Os poros de precipitação têm maior probabilidade de se formar em nós quentes isolados, distantes desses "canais de escape".

b. Características da forma e tamanho: Forma: pequenos orifícios que são principalmente circulares, elípticos ou em forma de lágrima. Se várias bolhas se reúnem na frente da solidificação e crescem ao longo dos dendritos, elas também podem formar worm, como o girino ou formas irregulares distribuídas ao longo dos limites dos grãos. Tamanho: geralmente relativamente pequeno, com uma faixa de diâmetro de cerca de 0,5 mm a 3 mm. Mas também pode ser maior, especialmente em seções grossas e grandes. Parede interna: liso, limpo e brilhante (como um espelho), que é uma das características mais típicas dos poros precipitados. Como as bolhas são formadas dentro do ferro fundido, suas paredes entram em contato direto com o metal líquido sem oxidação ou contaminação.

c. Características de distribuição: Distribuição isolada ou pequena em cluster: pode aparecer individualmente, mas mais comumente, vários ou mais estômatos se reúnem para formar pequenos aglomerados locais. Eles geralmente não são dispersos ou distribuídos uniformemente (o que é o caso quando o conteúdo de gás dissolvido é extremamente alto). Espalhado, mas relativamente concentrado na localização: dentro de uma seção transversal ou grande espessa ou área quente, pode haver vários pontos de poros a gás espalhados.

d. Características distintas de outros poros: distinção de poros invasivos: os poros invasivos são geralmente maiores e mais irregulares, com paredes internas ásperas e oxidadas, e podem conter escória (porque o gás vem de fontes externas como umidade de areia, decomposição da tinta, etc. e invasão de gás pode carregar lascas). Os poros invasivos estão frequentemente localizados na superfície superior das peças fundidas ou perto da superfície da cavidade do molde/núcleo de areia. Diferença dos poros subcutâneos: os poros subcutâneos estão localizados abaixo da superfície da fundição (1-3 mm) e são em forma de agulha ou alongados, às vezes apenas descobertos após o processamento ou limpeza. A formação de poros subcutâneos está frequentemente relacionada a reações químicas na superfície do ferro fundido (como FeO+C -> Fe+Co), e a oxidação também pode ocorrer na parede interna. Diferença dos poros reativos: poros reativos (como os poros produzidos por reações de oxigênio de carbono) geralmente têm uma cor oxidada (azul ou escura) na parede interna, com uma forma mais irregular, e geralmente são acompanhados por escória ou inclusões.

e. Características relacionadas dos motivos de formação: intimamente relacionados ao conteúdo original de gás do ferro fundido: ferro fundido com alto teor de hidrogênio e nitrogênio tem maior probabilidade de produzir poros de precipitação. Relacionado à velocidade de solidificação: as áreas de resfriamento mais grossas e lentas têm riscos mais altos. Relacionado ao tratamento de ferro fundido: o uso de materiais úmidos, corroídos e oleosos, inoculantes de umidade/esferoidizadores, agitação excessiva e altas temperaturas de superaquecimento de ferro fundido (aumento da sucção) podem aumentar a tendência dos poros de precipitação. Resumo dos principais pontos de identificação: Local: Espessura de fundição, seção grande, ponto quente e núcleo. Forma: Principalmente redonda/oval/em forma de lágrima, ou em forma de vermes. Parede interna: liso, limpo e brilhante (a característica mais importante!). Tamanho: Pequeno a médio, geralmente menos de 3 mm. Distribuição: Clusters isolados ou pequenos, concentrados em áreas locais. A identificação dessas características é crucial para determinar com precisão o tipo de porosidade, rastreando a causa raiz dos defeitos (como matérias -primas, processos de fusão, tratamentos de inoculação, temperaturas de derramamento, desenhos de fundição) e desenvolvimento de medidas preventivas eficazes. Medir o teor de gás (especialmente o teor de hidrogênio) do ferro fundido é geralmente uma etapa de verificação chave ao suspeitar que é uma formação de poros.

De onde vem o gás dos poros precipitantes em ferro fundido cinza? O gás nos poros de ferro fundido cinza vem principalmente do gás dissolvido no ferro fundido durante o processo de fusão e vazamento. Esses gases precipitam devido a uma diminuição acentuada na solubilidade durante o resfriamento e solidificação do ferro fundido. Seu mecanismo de geração e dissolução envolve processos físicos e químicos complexos, com os gases principais sendo hidrogênio (H ₂) e nitrogênio (n ₂) e uma pequena quantidade possivelmente envolvendo monóxido de carbono (CO).

As principais fontes e processos de dissolução desses gases são os seguintes:

um. Mecanismo de fonte e geração de gás central

um. 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 Vapor de água no ambiente de fusão: umidade em fornos de fusão úmida, conchas não secas, ferramentas ou coberturas. Atmosfera do forno: a atmosfera contendo H ₂ O gerada pela combustão de combustível (como gás natural, gás de coque). A absorção de umidade de inoculantes/aditivos: inoculantes ou ligas como ferrosilício e ferromanganese absorvem a umidade do ar. Mecanismo de dissolução: o ferro pode dissolver o gás hidrogênio quando está em um estado líquido de alta temperatura. Em altas temperaturas, a solubilidade é relativamente alta (até 5-7 ppm a 1500 ℃), mas durante a solidificação, a solubilidade cai acentuadamente para cerca de 1/3 ~ 1/2 (quase insolúvel no estado sólido)

um. 2. Nitrogênio (n ₂) - Uma fonte importante, especialmente em materiais de alto nitrogênio. Fonte: ligas contendo nitrogênio/materiais de forno: aço de sucata (especialmente aço de liga), ferro de porco contendo nitrogênio, nitrogênio em carburizadores. Nitrogênio no gás do forno: cerca de 78% do ar é n ₂, que é inalado quando o ferro fundido é exposto ao ar ou agitado em fornos de arco elétrico ou fornos de indução. Decomposição de areia/revestimento de resina: os agentes de resina de furan e amina se decompõem para produzir gases contendo nitrogênio (como NH3) HCN）。 Mecanismo de dissolução: a solubilidade do nitrogênio no ferro fundido também aumenta com a temperatura, mas é afetado pela composição da ferro fundido (o carbono e a silício de soluba de nitrogen). A solubilidade diminui significativamente durante a solidificação (a solubilidade sólida é extremamente baixa).

um. 3. Monóxido de carbono (CO) - Secundário, mas possivelmente envolvido Fonte: Carbono (C) no ferro fundido reage com oxigênio dissolvido (O) ou óxidos (como FeO): (Nota: As bolhas de CO geralmente formam poros reativos em vez de poros de precipitação atípica, mas podem coexistir em condições específicas).

3. Como prevenir e controlar a ocorrência de defeitos de poros a gás: estratégia de prevenção: cortando a fonte de gás+promovendo escape

um. Controle estritamente o material do forno e o ambiente de fusão: o material do forno é seco, sem ferrugem e livre de manchas de óleo. Seque totalmente a concha e as ferramentas (> 800 ℃). Evite superaquecimento excessivo (> 1500 ℃) e isolamento prolongado.

b. Otimize o tratamento com ferro fundido: inoculante/liga pré -assada (200 ~ 300 ℃). Use areia de resina de baixo nitrogênio ou areia de moldagem reforçada para escape.

c. Projeto de processo Exaustão assistida: Instale o ferro frio para acelerar a solidificação em áreas grossas e grandes. Projete razoavelmente o canal de riser e escape para facilitar a migração de gás em direção ao riser.

d. Se necessário, faça o tratamento de desgaseificação: introduza gás inerte (como AR) para acionar hidrogênio ou adicione agente de desgaseificação (como liga de terras raras).

Resumo: O gás que precipita os poros no ferro fundido cinza é essencialmente H ₂ e N ₂ dissolvido durante o processo de fusão de ferro fundido, originário de materiais de forno que contêm nitrogênio/nitrogênio, gás do forno e operação inadequada. Durante a solidificação, a supersaturação precipita devido a uma diminuição repentina na solubilidade e, eventualmente, é capturada pelos dendritos para formar poros circulares suaves na parede interna. Controlar a dissolução do gás de origem e otimizar o processo de solidificação é a chave para curar o problema.