爱问共享资料熔模铸造双相不锈钢铸件缺陷分析及解决措施文档免费下载，数万用户每天上传大量最新资料，数量累计超一个亿 ，第38卷第1期2010年2月福州大学学报自然科学版JournalofFuzhouUniversityNaturalScienceVol38No1Feb2010文章编号01-0101-04熔模铸造双相不锈钢铸件缺陷分析及解决措施向红亮刘东何福善福州大学机械工程与自动化学院福建福州350108摘要针对铸件易产生的充型不完整和产生气孔的缺陷采用熔模铸造法试制双相不锈钢铸件根据结果得出经过控制金属液出炉温度和模壳温度并在铸件凝固时强化冷却能防止上述缺陷的产生应用试制工艺生产的铸件外观品质良好关键词熔模铸造双相...

  容易产生气孔[4]两者之间的矛盾使得含氮双相不锈钢在铸造上的应用受到很大的限制本文针对法兰类铸件的熔模铸造通过一系列分析其缺陷产生的原因探索出可行的解决措施并制定出适合实际生产的成形工艺1铸件的试制11铸件结构及模壳试制的铸件化学成分如表1所示实物照片见图1铸件为一个内径约85mm的深海用法兰法兰底盘座的四角有4个直径约为15mm的铸出孔管道壁厚约为3mm试样模壳来源于厂方经压型组树制壳脱蜡和焙烧等工序制得如图2所示整个型壳主要由浇冒口横浇道内浇道和型腔组成每组浇注6个铸件表1铸件化学成分Tab1Thecompositionsofcasting元素CSiMnPSNiCrMoCuWNw565～8524～2630～4005～1005～10020～030收稿日期2009-02-20通讯作者向红亮1972-副教授E-mailhlxiangggsinacom基金项目科技部科学技术人员服务企业资助项目2009GJC40018福建省青年人才创新基金资助项目2008F3061福州大学科技发展基金资助项目2008-XQ-16福州大学学报自然科学版第38卷图1铸件实物照片Fig1Thephotoofcasting图2熔模铸造铸件型壳照片Fig2Thephotoofshellforinvestmentmoldcasting12熔炼和浇注熔炼在30kg碱性中频感应炉中进行炉衬采用进口镁砂干筑而成所有原料进炉前均需干净干燥处理浇注前模壳需焙烧保持红热状态浇注时取出直接浇注熔炼后期金属液经合金化及脱氧处理测温并浇注首次浇注借鉴316L不锈钢浇注工艺模壳保温为600℃在1620℃下出炉浇注通过该工艺浇注得到的铸件如图3所示从图3可知铸件产生了充型不完整及气孔图31620℃浇注时所获得的铸件模壳保温温度600℃Fig3Thecastingforpurringtemperatureat1620℃thetemperatureofshellmold600℃2铸造缺陷分析充型不完整的外在表现是液态金属不能很好地充填型腔实质就是相关原因如合金成分铸造工艺等因素降低了液态金属的流动性使之不能对型腔进行很好的充填由于双相不锈钢结晶范围宽凝固时枝晶发达流动性差导致液态金属充型能力弱充型能力一般用金属液流动长度l来表征l越长充型能力越好如式1所示[5]l2gHFρ1Pα·kLc1t浇-tktL-t型1式中F为试样断面积P为断面积周长ρ1为液态金属密度c1为液态金属比热容α为换热系数k为停止流动液流前端固相数量L为合金结晶潜热t浇为浇注温度tk为停止流动温度t型为铸型初始温度tL为合金液相线温度g为重力加速度H为压头由式1可知增大H及提高

  出炉温度铸型温度能促进钢水的充型能力但是H过大导致铸件出品率下降因此不考虑重新设计浇注系统未解决充型不完整缺陷将金属液出炉温度从1620℃升至1720℃而模壳保温温度仍就保持600℃浇注出的铸件如图4所示从图4中能够准确的看出铸件没再次出现充型不完整的缺陷但气孔缺陷更严重在靠近冒口附近的铸件上部产生气窝同时冒口也出现上涨现象由于金属液在高温熔炼下易吸收大量气体通过提高出炉温度来促进金属液的充型不可取对图4所示铸件中的气孔做多元化的分析发现气孔主要分布在热节和最后凝固区域处由于在熔炼前炉料已经过干净干燥处理且浇注时模壳处于红热状态因此导致铸件中产生气孔的气体可能是金属液在高温时所吸收的气体或者氮合金化后产生的氮气金属凝固过程中固-液界面前沿液相中气体溶质分布可用式2描述[5]·201·第1期向红亮等熔模铸造双相不锈钢铸件缺陷分析及解决措施图41720℃浇注时所获得的铸件模壳保温温度600℃Fig4Thecastingforpurringtemperatureat1720℃thetemperatureofshellmold600℃CLC011-k0k0exp-RDx2式中C0为钢液中气体原始浓度k0为平衡分配系数R为界面生长速度D为扩散系数x为以界面为原点沿其法向伸向熔体的动坐标由2式看出当合金成分一定时液相中气体溶质的分布与生长速度R平衡分配系数k0和扩散系数D相关可见即使在某一温度下金属液中气体原始浓度C0小于饱和浓度由于金属凝固时存在溶质再分配有可能在凝固过程中固-液界面处液相中所富集的气体溶质浓度将大于过饱和浓度而析出气体在常压大气气氛下熔炼时钢液吸收的气体应为氮气和氧气由于试验双相不锈钢材料含有大量的合金元素所以需考虑它们对氮氧在钢水中溶解度的影响由文献[5]可知双相不锈钢熔体中的Ni虽能减小氮在钢液中的溶解度但对其影响小CrMo则明显地增强了氮在钢水中的溶解量随铬含量升高氧气在钢水中溶解度急剧减小所以双相不锈钢在熔炼过程中吸收的绝大部分气体是氮气氧气的影响可忽略在常压熔炼条件下当氮分压一定时氮气在钢液中溶解度不仅与合金元素相关并且与钢液温度有关文献[6]报道了铬的质量分数和温度对钢中氮溶解度的影响可知在高铬不锈钢中随含铬量上升凝固时溶解度差越大铸件形成气孔的倾向也越大提高出炉温度虽然能解决充型不完整的缺陷但会增大氮在钢液中的溶解量当钢水凝固时铸件中氮的溶解度大幅度的降低过剩的气体就会以气泡形式析出形成气孔对双相不锈钢凝固特点做多元化的分析根据WRC-1992修正的Fe-Cr-Ni伪二元相图及CreqNieq公式[7]CreqCrMo07×Nb3NieqNi35×C20×N025×Cu4图51620℃浇注时所获得的铸件模壳保温温度900℃Fi

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