高强度合金灰铸铁件缩松形成原因与防止措施

介绍了高强度合金灰铸铁件的缩松缺陷情况,描述了铸件缩松的形貌特征,分析讨论了缩松的形成原因,并得出以下结论:(1)高强度合金灰铸铁件由于CE较低,含有较高的Cr、Mo、Ni元素,铁液在凝固过程中初生奥氏体枝晶发达,容易产生缩松;(2)高强度合金灰铸铁件缩松区域内部有发达的奥氏体枝晶末梢,内部无非金属夹杂物;(3)适当提高CE、降低浇注温度、增强孕育效果,可以减小缩松倾向,同时良好的孕育还可以促进A型石墨形成;(4)对浇注系统进行优化,增加横浇道截面积并采用横浇道压边工艺,加强顺序凝固,可以有效消除缩松缺陷。     

消除球铁轮毂类铸件缩孔的方法

壁厚不均匀是轮毂类铸件的结构特点之一，这类铸件易在热节处形成缩孔、缩松并于缩孔和缩松处产生应力集中，使铸件的机械性能显著降低。由于轮毂是汽车上的重要零件，故对这些缺陷的限制更严格。影响轮毂缩孔、缩松的主要原因是由于铸件在凝固过程中，合金的液态收缩和凝固收缩，又得不到外来液态金属的及时补充。特别是最后凝固的热节处，液态金属的补充最困难，形成缩孔、缩松的倾向也最大。为消除球铁轮毂类铸件缩孔、缩松。我们在生产中采取的主要方法是根据铸件缩孔、缩松形成的主要原因，选择合理的铸造工艺，使铸件在凝固过程中建立…     

熔体处理对ZL114A合金石膏型精铸件的影响

通过力学性能测试和显微组织观察,研究了熔体处理对ZL114A合金石膏型精铸件缩松缺陷和力学性能的影响。结果表明,变质试样力学性能较未变质试样出现大幅下降与缩松增多有关。Sr的加入相当于改变了合金凝固范围,使试样倾向于糊状凝固;而变质剂和熔体反应形成的夹杂未被处理干净,以及熔体处理时间过长,均加剧了气缩松的形成。     

共晶团对灰铸铁缩松倾向的影响

采用平板状合金灰铸铁试样研究了友铸铁的缩松倾向。试验结果表明,孕育铸铁产生缩松倾向较未孕育铸铁大,铸件的缩松倾向随共晶团数量增加而增大。铸件的缩松倾向大小可用“健全高度”衡量。     

石膏型精铸ZL114A合金薄板缩松的研究

通过对不同铸造工艺条件下石膏型精密铸件显微组织及力学性能进行对比,研究了缩松缺陷对ZL114A合金薄板试样力学性能的影响。结果表明,熔体中氧化夹杂或者双膜缺陷影响缩松的形核,而铝液凝固方式影响缩松的长大。对于Sr变质,由于更多氧化夹杂或氧化膜卷入铝液以及石膏型和合金本身特点(易于形成糊状凝固),即使采用"加压凝固"也很难消除缩松缺陷;对于未变质熔体,铝液中氧化夹杂或氧化膜卷入较少,加之未变质熔体倾向于顺序凝固,缩松缺陷显著减少,但由于针状共晶Si相的影响,试样力学性能有待提高。     

球墨铸铁中的奥氏体枝晶与缩松

采用着色腐蚀技术,金相显示了球墨铸铁缩松区中奥氏体枝晶组织形貌,分析了球铁缩松的形成机制。研究表明,奥氏体枝晶对缩松缺陷的类型及形成机制具有显著影响;宏观缩松常常出现在枝晶晶簇的间隙,产生于共晶凝固前期树枝晶骨架形成以后,是异地凝固收缩造成的对热节中心（厚壁处）铁水抽吸流动的结果;显微缩松是于凝固末期,晶簇间隙中的凝固收缩得不到补偿而产生的微小孔洞;枝晶数量增多,形态趋于发达,液态金属异地抽吸作用增强,易于形成宏观缩松;反之,枝晶数量减少,形态粗壮,倾向于形成显微缩松;共晶石墨化膨胀有利于消除缩松,而不是缩松形成的原因。     

锡合金连续铸挤凝固过程的有限元研究

研究了锡合金体系冷却方式等对锡合金凝固过程的温度场、充填性和缩松的影响。利用ProCAST有限元软件模拟了焊锡条连续铸挤过程中的凝固特性。分析了锡合金凝固过程的温度场、充填性和缩松的变化情况。结果表明,冷却方式对冷却速率与缩松分布的影响为:空冷+水冷(0℃)>空冷+水冷(25℃)>空冷。     

镍基单晶高温合金缩松缺陷研究

采用选晶法在改进型Bridgman定向凝固炉上制备镍基单晶高温合金DD403和DD407,研究不同合金缩松含量以及凝固参数对缩松的影响。结果表明,抽拉速率V=100μm/s时,DD403和DD407缩松含量分别为:0.034vol%和0.014 vol%;随抽拉速率增加,DD403中缩松含量呈先减少后增加的趋势。     

铸件内析出性气孔形成及演化的直接观察与分析

采用透明模型合金实时观察了铸件析出性气孔的形成发展,结果发现,纯物质凝固时,析出性气孔的产生发生于凝固型壳形成之后,随着凝固自型壁向中心凝固,呈现自周边向中心的气条生长。对于合金凝固,析出性气孔在凝固基本完成之后伴随着热裂及缩松的发生开始产生,呈现一定的偏聚现象。浇注前熔体过热度的提高将使析出性气孔更加密集,铸型和环境温度的降低有利于降低气孔的数量及分布范围,采用真空除气,可有效地抑制析出性气孔的产生和热裂缩松缺陷的形成。     

双膜缺陷在ZL101A合金石膏型精铸缩松形成中作用研究

通过石膏型真空浇注加压凝固两种不同浇注系统的铝合金试样,研究了双膜缺陷对ZL101A合金石膏型精铸缩松缺陷的影响。结果表明,流入型腔中的双膜数量对铝合金石膏型精铸缩松的形成极为关键。流入型腔中的夹杂和双膜数量多,双膜两侧打开后很容易捕获局部夹杂及气体,最终增加了铸件在热节或关键部位形成集中缩松的倾向;流入型腔中的夹杂和双膜数量少,缩松更趋于分散分布。     

原位观察镍基高温合金CMSX-4缩松形成过程及机理研究（英文）

采用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)对镍基单晶高温合金CMSX-4的凝固行为进行实时观察。并利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对凝固样品的微观形貌和元素偏析特性进行研究。结果表明,在合金凝固过程中观察到缩松和碳化物的形成。缩松具有3种形态:方形缩松,五角星形缩松和角形缩松。并讨论了3种缩松的形成机理,缩松的形成机制主要与次级枝晶臂沿不同方向生长所包围的封闭区域的形状有关。另外,发现碳化物由2种形式组成,即絮状碳化物和板条状碳化物。絮状碳化物中富含Hf元素,而Cr元素被富集在板条状碳化物。     

原位观察镍基高温合金CMSX-4缩松形成过程及机理研究

采用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)对镍基单晶高温合金CMSX-4的凝固行为进行实时观察。并利用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)对凝固样品的微观形貌和元素偏析特性进行研究。在合金凝固过程中观察到缩松和碳化物的形成。缩松具有有三种形态：方形缩松,五角星形缩松和角形缩松。并讨论了三种缩松的形成机理,缩松的形成机制主要与次级枝晶臂沿不同方向生长所包围的封闭区域的形状有关。另外,发现碳化物由两种形式组成,即絮状碳化物和板条状碳化物。絮状碳化物中富含Hf元素,而Cr元素被富集在板条状碳化物。     

共晶铝硅合金收缩倾向的遗传现象及控制

通过实验证明，共晶铝硅合金的两种收缩倾向——缩孔和缩松，都具有遗传性。以各种手段研究了缩松的遗传机理得出：合金中某些晶体缺陷的存在是缩松遗传的结构因素，Ｓｒ是导致缩松遗传的化学因素。并提出了控制措施。     

一种Fe-Cr-Ni合金轴套熔模铸造过程数值模拟与分析

应用ProCAST软件对Fe-Cr-Ni合金轴套的熔模铸造过程进行了数值模拟与分析,主要包括充型过程,凝固时间、缩孔、缩松的形成过程和应力场。模拟结果预测了轴套中存在的热裂缺陷,与实际生产情况基本符合。分析结果表明,轴套铸件产生热裂纹的主要原因是在凝固过程中冒口圈与铸件之间产生了缩松、缩孔,该缺陷的产生使得此部位的强度降低,合金收缩时该部位的拉应力大于其强度极限,因此容易产生裂纹。采取扩大横浇道截面的方法,使得铸件有足够的补缩量,通过生产得到了合格的铸件。     

ZA27合金金属型铸造时的凝固特性,伴生缺陷和壁厚效应

金属型铸造是ZA27的主要铸造方法之一。本文试验研究了ZA27合金金属型铸造时的凝固特性、伴生缺陷和壁厚效应。结果表明,ZA27合金在金属型中以糊状方式凝固,铸件易于产生缩松和比重偏析,铸件的力学性能对于壁厚有明显的敏感性。     

ZQSn10—5大铜套的铸造工艺

我公司生产的 ZQSn10 -5大铜套 ,毛坯壁厚达 70mm,重 95 0 kg,毛坯总高度 (连冒口 )将近 1m。由于使用工况恶劣 ,用户要求该铜套既要有较高的力学性能 ,又要有较高的耐腐蚀性能。ZQSn10 -5是一种二元锡青铜 ,含 10 % Sn,5 0 %Pb,其他杂质只有万分之几。该合金的凝固方式是体积凝固或糊状凝固 ,结晶温度区间宽 ,凝固收缩率大 ,易产生分散性缩孔、缩松和热裂缺陷 ,易吸气产生针孔 ,并存在较大的偏析倾向。我们原采用以柴油为燃料的敞口坩锅熔炼 ,以手工砂型铸造的方式 ,难以保证这种又大又厚又高的铸件的产品质量。为此我们在熔炼工艺和造…     

用热分布的数值计算方法确定补缩的距离

根据凝固模型计算的补缩距离,将有助于铸件冒口位置的确定。计算了带有冒口的二维铸扳的凝固模型描绘沿铸扳中心线凝固和收缩情况的所谓的凝固图。当中心线上的毛细管长度大于毛细作用的补缩距离时,缩松就必然出现。有可能用这种方法来确定一些纯金属、共晶型合金和具有窄凝固区间的合金的最大补缩范围。简化了的计算毛细作用补缩距离的方程是以铸钢用石英砂型铸造的试验数据为基础,然后用于其它的金属及合金。正如所料,铸铁的补缩距离主要决定于凝固时的收缩。铝及近共晶铝硅合金的计算结果与试验数据的一致性很好。铜及一些窄凝固范围的铜合金的计算结果恰在文献所列数据的范围以内。对于宽凝固范围的合金,大量补缩停止后进行的枝晶间补缩,亦可以进行计算。对一些合金的显微缩松的数据和分布,计算结果看来与文献所载的试验资料完全一致,但缩孔仍在很大程度上还取决于气体的含量。     

硼对K4169高温合金流动性及缩松的影响

研究了微量硼对K4169高温合金相变温度、比热、表面张力、流动性及缩松的影响。采用自主设计的两种表征高温合金流动性的模型,研究了微量元素硼对K4169高温合金流动性的影响,测定了铸件缩松的面积百分含量。结果显示,当合金中硼含量由26 mg/kg增至59 mg/kg,合金的流动性明显提高。而合金中缩松含量随硼含量的增加先减后增,在硼含量由59 mg/kg时缩松最少。运用差热扫描分析仪(DSC)对合金的凝固特征参数进行了测定,结果显示,随着硼含量增加,凝固温度区间逐渐变窄,当硼含量超过59 mg/kg时,凝固温度区间增加。用JMat Pro软件计算结果显示,随着硼含量的增加,合金的表面张力逐渐降低。经过EDS分析,当硼含量为70 mg/kg时,合金中会析出硼化物。     

铝、镁合金典型铸件的补缩系统设计

铝、镁合金在凝固过程中都有较大的液态和凝固态的线收缩和体收缩。这些合金的铸件在凝固时,如果收缩得不到补偿,就会在铸件最后凝固的部位出现缩孔和缩松。在铝、镁合金铸件的生产中,普遍采用设置冒口、增加工艺补贴,和使用冷铁激冷等有效的工艺措施,来控制铸件的凝固过程,补充铸件的收缩,防止铸件产生缩孔和缩松缺陷。     

编者的话

时间如白驹,悠忽间2006年又在我们的指缝里溜走了,在这里我们为您奉上了内容丰富、品目繁多的第6期《现代铸铁》杂志。球铁的白口倾向和缩松倾向与球化剂和孕育剂的成核性能有关,T．斯卡兰德博士在试验室条件下研究了用于包内球化处理、含镧和铈的MgFeSi合金对球铁显微组织、石墨形态以及凝固时缩松