鑄件麻點缺陷產(chǎn)生的原因及控制方法梳理

1、鑄件麻點缺陷產(chǎn)生的原因及控制方法梳理麻點也有稱為麻斑、麻坑、氧化麻點等，是不銹鋼熔模鑄件常見的表 面缺陷之一。一般來說，這種缺陷不能修復只能報廢。不僅提高了生產(chǎn)成本， 而且影響了正常的生產(chǎn)進度和交貨。因此，如何減少、消除鑄件麻點 缺陷，是熔模鑄造工作者的主要任務之一。麻點的特征麻點通常出現(xiàn)在含WCrV20%、WNiV10%的不銹鋼鑄件上。在鑄 件表面上有許多灰黑色的圓形淺凹坑，凹坑的直徑0.31.0mm，坑 深 0.30.5mm。據(jù)相關資料介紹，鑄件未清理前，凹坑中充填著熔渣物質。經(jīng)巖 相分析表明，在缺陷處的熔渣物質中有硅酸鐵、硅酸錳及硅酸銘等化 學物存在。電子衍射結果表明，黑色麻點是由磁鐵礦

2、(Fe3O4)及鐵銘 尖晶石(FeO - Cr2O3)組成。光譜分析結果，在缺陷處金屬成分中硅 含量增加，而含錳量極少。鑄件經(jīng)過拋丸、噴砂清理后，鑄件表面會有灰黑色的麻點，如圖 1所示。圖1鑄件上的麻點麻點缺陷常出現(xiàn)在鑄件的局部厚斷面、拐角及內(nèi)孔部位，甚至是 鑄件的整個表面上。產(chǎn)生原因從上述巖相、電子衍射和光譜分析中可以看出，麻點主要是由于 金屬氧化物與型殼材料中的氧化物發(fā)生化學反應造成的，尤其是型殼 面層耐火材料選用不當，或進廠的型殼面層耐火材料不符合質量要 求，或進廠后的型殼面層耐火材料管理不善等原因，澆注后更容易在 成批鑄件的表面上產(chǎn)生不同程度的麻點缺陷。產(chǎn)生的主要原因如下：金屬液中的氧

3、化物過多爐料中的氧化物過多。使用感應 爐熔煉時，爐料銹蝕較多、較重，或使用回爐料的比例較大，回用的 次數(shù)較多，均會增加金屬液中的氧化物。金屬液脫氧不充分。脫氧 劑的選擇要達到既能使金屬液充分脫氧，又能達到脫氧后形成的氧化 物熔點低，易于聚集和上浮的目的。脫氧劑的加入量少，金屬加工真 不錯影響脫氧效果，金屬加工真不錯使金屬液中殘留過多的氧化物。 熔煉工藝不當或操作不當，金屬液中的氧化物沒有除去干凈等；爐 料熔化過程中，金屬液表面裸露的時間長，使合金元素的氧化機會增 多。預脫氧后，停電靜置時間短，金屬液中的氧化物沒有及時、完全 上?。唤K脫氧不充分，澆注過程中產(chǎn)生二次氧化等。型殼面層材料中的氧化物過

4、多據(jù)相關資料介紹，由于鋯砂 具有導熱性好，蓄熱能力大，耐火度高等優(yōu)點，在生產(chǎn)不銹鋼熔模鑄 件時，采用鋯砂作為型殼面層耐火材料。純ZrSiO4的耐火度為2000C 以上，但是隨著雜質含量的增加，耐火度相應下降。當鋯砂中含有 Ca、Mg氧化物雜質時分解溫度會下降到1300C左右，當含有K、Na 氧化物時，其分解溫度會下降到900C左右。鋯砂是ZrO2 SiO2二 元系中唯一的化合物，其分解時析出的無定形的SiO2具有很高的活 性，能與金屬中的Cr、Ni、Ti、Mn、Al等合金元素在高溫下發(fā)生化 學反應，致使鑄件的表面產(chǎn)生麻點。如某熔模鑄造廠生產(chǎn)不銹鋼鑄件，原來型殼面層材料選用石英砂 /粉，嚴重時鑄

5、件的麻點缺陷約占80%。后來更換鋯英砂/粉（沒有 進行來料檢驗）和硅酸乙酯水解液作為粘結劑時，鑄件的麻點缺陷有 所降低，但仍然在50%左右。當采取來料檢驗，控制鋯英砂/粉中的 氧化物后，鑄件的麻點缺陷不僅數(shù)量大幅度較少，而且麻點缺陷的程 度也明顯減輕。（3）與型殼焙燒質量有關型殼充分焙燒可以去除型殼中的水分、 殘留蠟料、皂化物、有機物和揮發(fā)物，以及型殼中殘留的氯化銨硬化 液和鈉鹽等。如果型殼中殘留這些物質（見圖2），就會在澆注時使 金屬液產(chǎn)生二次氧化，生成大量的氣體或新的氧化物，這些氧化物與 型殼中的氧化物產(chǎn)生化學反應，易在鑄件的表面上生成麻點缺 陷。圖2型腔中的殘留物皂化物鹽類（4）與粘結劑

6、有關目前，熔模鑄造生產(chǎn)中廣泛使用的水玻璃、硅溶膠和硅酸乙酯水解液都屬于酸性粘結劑，其共同特點是能生成酸 性氧化物SiO2（即硅酸溶膠）。這種粘結劑適用于澆注碳素鋼、銅和 鋁合金鑄件，如果澆注鈦、銘合金鋼鑄件時，就容易在鑄件的表面上 形成麻點缺陷。防止措施（1）減少、降低金屬液中的氧化物，提高金屬液的質量。第一，選用干燥、潔凈的爐料，控制回爐料反復使用的次數(shù)或使 用量，避免爐料中的氧化物增多。第二，采取完全脫氧，先加錳鐵后，加硅鐵脫氧，再加硅鈣脫氧， 然后停電靜置2min后，再加鋁終脫氧，出爐、澆注。也可以只選用 鋁終脫氧，再補充脫氧。即生產(chǎn)中終脫氧采用二次加入法，第一次爐 內(nèi)終脫氧，加入量為0

7、.10%0.12% (鋁的加入量與爐料的銹蝕有關， 爐料銹蝕嚴重時，加入量取上限；反之取下限)。第二次在澆包中加 入補充脫氧，用鋁0.02%0.05%為宜；第三，制訂合理的熔煉工藝和澆注工藝，并嚴格執(zhí)行，如出鋼 前的鎮(zhèn)靜時間要能夠使氧化物充分上浮，扒渣要凈，及時清除已產(chǎn)生 的氧化物；在澆包中加入草木灰，必要時采用真空澆注，防止金屬液 的二次氧化等。有的資料提出，在型殼填砂材料中加入木炭粉，或把石墨、瀝青 等碳質材料加入制殼材料中，或澆注前在型殼中加入四氯化碳，或澆 注后立即將型殼置于還原氣氛中，如加木屑或廢蠟再蓋箱密封冷卻， 或降低熔煉溫度等措施，以減少或降低麻點。筆者認為選用這些措施 時，即

8、要充分考慮其在批量生產(chǎn)中的可行性、合理性，又要考慮其對 作業(yè)環(huán)境的污染，以及對操作者身體健康的影響等因素。合理選用型殼材料，并確保其質量。第一，選用型殼材料，如鋯石英砂/粉的質量必須滿足工藝要求， 尤其是面層耐火材料中含有的氧化物必須在工藝范圍內(nèi)，金屬加工真 不錯尤其是氧化鐵等氧化物的含量不能超標，過高的Fe2O3含量將加 劇麻點的產(chǎn)生。第二，對進廠的原材料要進行檢驗，合格后方可進廠、入庫。對 庫存的原材料要定期復驗，不合格的面層材料不能使用。（3）選擇合理的型殼焙燒工藝，并嚴格執(zhí)行。焙燒型殼的目的是從型殼中除去揮發(fā)性的物質（如殘留的水分、 鹽分、模料等），進一步提高型殼的質量。生產(chǎn)中常采用的

9、型殼焙燒 工藝：溫度為850900C，時間為24h （時間與裝爐量有關）。型殼焙燒質量的好壞可以從型殼外觀的顏色判斷。如果型殼呈深 灰色，則說明型殼中有較多的碳分，說明型殼焙燒不充分；如果型殼 內(nèi)表面或斷面呈白色、粉白色或粉紅色，則說明焙燒的質量好。焙澆過的型殼應及時進行澆注。如果存放時間過長，在澆注前應 再次進行烘焙（不是焙燒）。型殼不能多次焙燒，每焙燒一次，就會 增加或加大型殼上的裂紋。（4）使用中性或堿性粘結劑。不銹鋼熔模鑄件產(chǎn)生麻點的主要原因：首先是金屬液和型殼面層 耐火材料中含有較多的氧化物，其次是型殼焙燒不良，再次是粘結劑 的種類。當采用前三項措施仍然效果不理想時，才可以考慮采用中性或堿 性粘結劑。中性粘結劑有鋁、銘、鋯等金屬鹽類，如硝酸鋁Al(OH)2NO3、 堿式氯化鋁Al(OH)2Cl、堿式