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怎樣防止消失模鑄鋼件增碳

　　一、增碳的現(xiàn)象及機(jī)理

　　鑄鋼表面增碳的形式表現(xiàn)在幾個(gè)方面：表面增碳、體積增碳、局部增碳和表面脫碳。

　　表面增碳：在鋼液充型過(guò)程中，鋼液前沿與固態(tài)模樣之間的氣隙內(nèi)有大量的氫存在。說(shuō)明有固相碳生成。氣體產(chǎn)物可在負(fù)壓作用下滲入涂層而排出鑄型。但固相碳被吸附于涂層壁鑄件的表面，造成鑄件表面增碳。另外，、苯蒸汽在負(fù)壓作用下排出時(shí)，冷凝在涂層及周?chē)纳白又小Ｎ皆谕苛蠈拥囊簯B(tài)物質(zhì)，在鋼液凝固、鑄件冷卻過(guò)程中繼續(xù)受到分解，也會(huì)造成鑄件增碳。對(duì)于不同的鑄鋼件，增碳層的0. 1~0. 3mm，增碳量為0. 01%。

　　體積增碳：在澆注過(guò)程中，鋼液前沿和模樣之間的動(dòng)態(tài)間隙內(nèi)存在很大的熱量梯度(從室溫到1550℃左右)，間隙內(nèi)的熱量從鋼液前沿轉(zhuǎn)移到模樣分解主要靠熱輻射完成。靠近鋼液前沿出溫度高，接近鋼液溫度，該處碳的生成量大，所以充型過(guò)程該處鋼液液面增碳所需動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)條件都很充分，此時(shí)容易形成鑄件體積增碳。體積增碳與表面增碳相比是次要的。

　　局部增碳：當(dāng)鋼液引入鑄型的方法不當(dāng)時(shí)，澆注過(guò)程中液態(tài)產(chǎn)物被卷入鋼液內(nèi)部，進(jìn)而分解為固相碳和氣體，氣體若未能溢出鋼液留在內(nèi)部即導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生：固相碳直接為鋼液所吸收，從而造成鑄件局部含碳量提高，形成鑄件局部增碳。

　　表面脫碳：消失模鑄造采用干砂造型，鑄件冷速較慢，凝固后的鑄件表面含碳量會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，冷卻過(guò)程中不表面增碳，還有表面脫碳。表面脫碳在較高溫度下即行終止，而脫碳主要是在鑄件冷卻過(guò)程中形成。在機(jī)理上，脫碳是氧化反應(yīng)，主要是基體鐵的氧化和碳的氧化。

　　在實(shí)際過(guò)程中，鑄件增碳以何種形式產(chǎn)生，主要取決于在鋼液的急熱沖擊作用下、模樣的熱分解狀態(tài)及其產(chǎn)物與金屬液的作用以何種方式進(jìn)行。

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視頻作者：安徽偉工機(jī)械科技有限公司

　某公司為了節(jié)約成本，多用廢鋼，在兩個(gè)月內(nèi)試制合成高牌號(hào)灰鑄鐵，廢鋼用量一度達(dá)60%，有一段時(shí)間除加入廢鋼外另加回爐料和少量鐵屑，初質(zhì)量不錯(cuò)，但一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)鑄件批量縮孔、縮松和有白色硬斑，并且持續(xù)不斷越來(lái)越嚴(yán)重。

　　此缺陷成因：初步判斷是鐵液中MnS的含量過(guò)高而引起的鑄件顯微縮孔、縮松，MnS富集形成白色硬斑。這是由于高牌號(hào)灰鐵HT300成分要求Mn含量較高（1%左右），加之廢鋼自身錳也高（船板中的16錳鋼含Mn在1.6%），而廢鋼中的S以及回爐鐵（包括鐵屑）中的S和錳反應(yīng)產(chǎn)生的MnS在爐料中的積累達(dá)到程度，就會(huì)產(chǎn)生過(guò)量，從而產(chǎn)生上述缺陷。

　　為了減少鐵液中的MnS含量，一般用加入量的鐵（低S低Mn）來(lái)調(diào)整，另外提高孕育效果，可使MnS細(xì)化，減弱其不良影響。

　　廢鋼加入量過(guò)大時(shí)，由于廢鋼熔點(diǎn)在1530℃左右，而生鐵和回爐料的熔點(diǎn)只是1230℃左右，多用廢鋼增加了電耗，加大了鐵液的過(guò)冷傾向，還吸附大量的氮?dú)猓话銇?lái)說(shuō)合成鑄鐵工藝并不適用于灰鑄鐵，而比較適用于球鐵。

　　前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，中頻感應(yīng)電爐熔煉鑄鐵工藝對(duì)比沖天爐熔煉，除了具有熔化溫度高的優(yōu)勢(shì)外，卻有不少缺點(diǎn)，主要有三個(gè)方面的問(wèn)題：一是鐵液過(guò)冷傾向較大，極易產(chǎn)生影響材料力學(xué)性能的D、E型石墨；二是鐵液純凈，異質(zhì)結(jié)晶較少，導(dǎo)致孕育效果差，在同等成分條件下，鑄件強(qiáng)度偏低鐵質(zhì)偏硬；三是收縮傾向較大，在高牌號(hào)灰鑄鐵中錳含量較高時(shí)，容易產(chǎn)生顯微縮孔、縮松。

異型鑄件改進(jìn)后的校調(diào)方法

如果采用另一種方法，情況則大有改觀。具體方法為：在工件上車(chē)床前，先在鏜床上按劃線基準(zhǔn)加工出小端中心孔，然后上車(chē)床，采用一夾一頂?shù)姆椒ㄑb夾好后，將工件大致轉(zhuǎn)平（目測(cè)），再通過(guò)調(diào)整卡爪和劃針盤(pán)的高度將X-X腰線上任意兩遠(yuǎn)離點(diǎn)M、N校至一樣高，如圖3所示，這樣便完成了一個(gè)方向的校調(diào)。

接著再將工件轉(zhuǎn)過(guò)90°，用同樣的方法將另一根腰線Y-Y校平，后再稍作調(diào)整便完成了整個(gè)校調(diào)過(guò)程，無(wú)需作180°的翻身校調(diào)。