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非金属夹杂物对铸件质量的影响及夹杂物产生原因

时间:2021-03-01 14:03:27 点击:130 次 来源:洛阳尼森过滤网布制造有限公司
  非金属夹杂物是和进本金属成分不同的物质,它存在于金属内部或表面,主要来源于原料本身的杂质,脱氧产物未及时排除,钢液被大气氧化生成的氧化物,或是在熔炼、浇注和凝固过程中与非金属元素或化合物发生反应而形成的产物。那么这些非金属夹杂物对铸件质量的影响有哪些呢?其产生的原因是什么?下面尼森小编就为大家分析一下。
  

  一、非金属夹杂物对铸件质量的影响

  

  1、对力学性能的影响

  
  宏观夹杂物对力学性能的影响显而易见,但是,各种合格铸钢件中通常不可避免地含有很多微观夹杂物,对铸钢件的力学性能也有很大的影响。随着氧化夹杂物数量的增多,钢的冲击韧度明显下降。夹杂物还使材料的疲劳降低。夹杂物越粗大,材料的疲劳越低。据统计,铸钢件的断裂,90%是由疲劳裂纹造成的,其裂纹源为非金属夹杂物。尖角形的夹杂物引起应力集中,促使微裂纹的产生,加速零件破坏。
  

  2、对铸造性能的影响

  
  金属液中含有固体夹杂物时,其流动性显著降低。分布在晶界上的低熔点夹杂物是铸钢件产生热裂纹的主要原因之一。低熔点夹杂物促进铸钢件产生微观缩孔和气缩孔。
  

  3、改善材料硬度

  
  在某些情况下,铸件中的非金属夹杂物对铸钢件质量也有一定的积极影响。例如,钢中的氧化物、碳化物能提高材料的硬度、增加耐磨性。钢中微量钙和球形硫化物,分布在晶内,对力学性能影响不大,却能改善钢的切削性能。
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  二、非金属夹杂物的产生原因

  
  冶炼过程中非金属夹杂物产生的原因有以下几方面:
  

  1、造渣材料

  
  碱性炼钢常用的造渣材料是石灰和萤石。石灰,主要成分是CaO,其含量应不小于85%,SiO2含量应不大于2%,硫含量应小于0.15%。石灰易吸收水分而变成粉末,所以,造渣时应使用刚烧好的、烧透的石灰,或对石灰进行预热后再使用,这样能防止石灰给钢液带入过多的水分,否则就会使钢液氢含量增加,影响钢的质量,严重时会使钢报废。萤石,主要成分是CaF2 ,含量为85%-95% ,SiO2含量约为6%。加入萤石能够帮助化渣,是良好的助熔剂,它可以在短时间内改善炉渣的流动性。石灰中若掺杂硫化物矿石,必须将这种萤石排除掉,否则会降低炉渣的脱硫能力,易造成硫化物夹杂。
  

  2、使用烘烤不良的铁合金

  
  在冶炼时,如果使用烘烤时间短、烘烤温度低、甚至根本未经烘烤的铁合金材料,势必将会增加外来夹杂物和气体带入钢液中的机会。经过烘烤的铁合金上到炉台,在寒冷的冬季,露天摆放的铁合金会很快凉下来,将这些凉的铁合金加入到钢包内,不可能很快融化并且在钢液中分布均匀,它们得经过一段时间的熔化和搅拌的过程。对于精炼炉来说,钢水在真空处理结束后,这时还要补加一些铁合金调整钢液中元素的含量,如果没有在工艺规定的时间内出钢,势必将会影响真空除气、去杂质的效果,同时又增加了外来夹杂物进入钢液中的机会,影响钢水质量。
  

  3、精炼炉真空操作

  
  精炼炉是把一般炼钢炉中要完成的部分精炼任务,移到专门的容器中进行。钢水经真空处理是为了脱氢、脱氧和排除非金属夹杂物。精炼炉冶炼的钢水是由电弧炉提供的初炼钢水,有些初炼钢水在初炼过程中没有一定的脱碳量,脱碳速度也达不到要求,这样就造成钢液去气速度小于吸气速度,不利于排出钢中气体和使夹杂物充分上浮。把这种劣质钢水兑入精炼炉,全都依靠精炼真空处理处夹杂物,不可能达到理想效果。真空脱氧过程中钢水、熔渣激烈沸腾使钢包内衬的耐火材料受到强烈冲刷,耐火材料的熔融混入产生的夹杂物如果不能充分上浮便进入钢液,因此对精炼包内衬的耐火材料应该进行严格的控制。
  

  4、氩气

  
  氩气是一种惰性气体,在钢液中不发生化学反应和变化。炼钢时,将氩气通过精炼包底部的多孔透气砖不断吹入熔池中,氩气形成大量的小气泡,对于钢水中的有害气体如氢、氧、氮来说,相当于一个“真空室”,这个小“真空室”内其它气体的分压几乎等于零。于是溶解在钢液中的气体不断地向氩气泡中扩散,氢和氮在氩气泡中的分压力随着气泡上浮而增加,气泡在钢液中上浮时受热膨胀,因此氢和氮的分压力仍能保持较低的水平,所以继续吸收氢和氮,然后随氩气泡上浮溢出钢液而被去除。氩气上浮时引起钢液搅动,提供了夹杂颗粒碰撞的机会,有利于夹杂的排除。可见,炼钢过程中,如果未调整好合适的气体参数(氩气压力、流量、气泡大小等),势必影响精炼效果,增加产生非金属夹杂物的趋势。
  
  综上,非金属夹杂物对铸件质量的影响在于对铸件的力学性能以及铸造性能上有负面影响,如冲击韧度明显下降,流动性明显降低等,但少量夹杂对铸件也有一定的积极影响,如提高材料的硬度等。其夹杂的产生原因在于造渣材料,使用烘烤不良的铁合金等方面。而要想减少这些非金属夹杂物的一个有效途径就是使用铸造过滤网,过滤掉这些夹杂物,改善铸件机械性能,尼森过滤网布制造公司专注于铸造过滤网的研制生产,款型各异,种类多样,且产品发气量低、化学稳定性好,过滤效果高,如果您有需要,欢迎联系尼森详询~
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