如何保证灰铸铁件生产质量？四种炉前控制手段解析
发布时间：
2024-01-27
为了保证灰铸铁件的生产质量，减少废品，必须对出炉和浇注前的铁液质量进行严格的控制。同时，炉前检测结果也做为配料调整的依据。 炉前常用的控制手段有：三角试样，圆柱试样，热分析仪，直读光谱仪等。
1、三角试样
根据三角试样断口的颜色、晶粒大小和尖角部的白口宽度，可以判断灰铸铁的牌号、化学成分和白口倾向。
白口宽度太小时，则说明铁液碳当量高，可在炉前加适量锰铁等；白口宽度太大时，说明碳当量低，可在炉前增加硅铁。硅铁（含硅75%）没增多0.1%，白口宽度减少1mm。
炉前及时制取三角试块不可草率，不可从铁液表面取样，在炉前进行孕育处理或球化及孕育处理的前后，需要立即制取三角试块做炉前检验，以判断处理是否成功，或原铁液是否已符合要求。处理后的铁液表面往往有氧化渣,需在扒渣后取样。其次，由于孕育剂的密度往往比铁液轻。孕育处理刚结束时，在靠近铁液表面的一层铁液中往往有较多的尚未溶解完的孕育剂碎末。因此，不应该直接取这一层铁液做样品，否则就会失支对这一包铁液的代表性。
通常操作方法是：用烘烤过的小样勺，使舀样勺侧立着从铁液的无渣表面下入铁液中，并从100-200mm的深处舀取铁液，立即浇1-2片三角试块。除此以外，还应在该包铁液浇最后一个铸件时，接取包中少量铁液，再浇1-2片三角试块。
三角试块凝固后不可过早地浸入水中，等待三角试块的凝固冷却是很消耗时间的。经处理后的铁液决不可能等候三角试块自然冷却至可观察断面的温度；因为等待那么长的时间，这一包铁液已经报废了。因此通常都需要用水激冷，以争取时间。但是必须注意，用水激冷不可改变铸铁的金属基体、不可影响到铸态组织观察。因此，要按下述规程进行操作：当三角试块凝固后降温至橙红色（800~900℃）时，用夹钳取出并清除其表面上的粘砂。这样做的目的是节省时间，使三角试块快些冷却。待三角试块冷至暗红色（即红黑色，约600℃时，浸入水中激冷，目的也是节省时间。要水中可晃动一下，但停留时间不能过长。要取出来观察试块表面冒蒸汽的激烈程度,以判断试块被激冷到什么温度,若试块急烈的冒气,则淬一下水。当试块绶慢冒气时，说明已冷至40-60℃，不可再淬水。当三角试块整个表面无水渍时，便可砸断观察断口。
需注意的是,不可在三角试块刚凝固完时就取出淬水,也不可在试块尚未冷至红黑色时就浸入水中,否则就会出现马氏体,贝氏体或屈氏体类型的针状基体组织：其主要原因是：在固态下相变A1温度以上水冷，使共析转变来不及发生，而在更大得多的过冷度下发生以铁素体为领先相的共析转变（针状屈氏体）。有扩散的共晶转变（羽毛状的上贝氏体和作叶状的下贝氏体）或发生无扩散共晶转变（针状马氏体）。这些类似粗针状的基体组织，其宏观断面也发白色，从而使铸态宏观组织失真，造成误判，即误认为是全白口。为了节省时间，应在试块凝固后把它从砂型中取出，在空气中降温。只要试块已凝固，哪怕从型中取出的温度超过900℃,也不会影响铸态组织:因为铸态组织是凝固过程中形成的。只要基体组织不出现上述针状组织，就不可能模糊或改变灰口，麻口与白口之间的界限。但是，过高温度或过早将试块从砂型中取出，有可能试块的厚部尚未完全凝固，这样有可能在本来不该有白的地方出现了白口，因此最好还是在三角试块的明露表面呈橙红色时把它取出。
三角试块不可在潮湿的地面砸断，按上述操作方法获得的三角试块，应在干燥的场地上，三角试块支座，一般都是自己铸造的、形状有点像轴承支座的沉重的铁块，有一个较大的底平面可以稳座在地面上，在距离底平面不太高的地方、在侧面上有一个与三角试块断面形状一样的凹槽或孔，不加工可插入三角试块。三角试块支座须放在干燥的场地上，以免砸下的三角试块被弄湿而氧化生锈或弄脏，以致看不清铸态的宏观组织。为了清楚地判断，也为了三角试块断口能保存较长的时间供分析之用，一般不应用手触摸断面，当然，三角试块本身在砸断前不可带有水渍，更不可放在潮湿地面上用锤砸断。
用三角试块检验孕育铸铁是否达到牌号要求时，不可只取孕育后的铁液，亦不可只取孕育前的铁液做检验，生产孕育铸铁时，孕育处理成功、孕育效果良好的重要标志是：孕育前后铁液的过冷倾向有较大变化，而且孕育前铁液的过冷倾向越大则孕育后所能达到的牌号越高。用三角试块在炉前检验孕育铸铁时，需对比孕育前后铁液的过冷倾向，即白口宽度的变化，观察孕育前铁液是否符合牌号要求、孕育后铁液过冷倾向是否符合铸件壁厚大小要求。由于时间紧迫，铁液不能等候连续制备两块三角试块的时间，所以需准备两把夹钳，分别同专人做孕育前后的三角试块、提供所需的干净，清晰的断口，以免延误检验时间。
孕育铸铁的牌号越高、抗拉强度的要求越高，则共晶度Sc应越低或铁液的过热度越高，反映在炉前检验上就是原铁液三角试块的白口宽度越大，然而孕育后的白口宽度不应过大，否则就是孕育不良、必须采取补加瞬时孕育的措施，按正常要求，除了察看白口宽度外，还应注意试块是否不易被砸断，观察断面碴口的粗细程度、中心缩松情况、气孔情况、特别是边沿上有无皮下气孔等，一般碴口越细且高低不平越好，中心缩松范围小且仅仅是显露出树枝晶的迹象，没有组织不致密的细小空洞或细小裂隙，没有色泽变化，没有光滑的气孔及皮下气孔。
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