某廠一種球墨鑄鐵鑄件機(jī)加工后，在加工面上出現(xiàn)了顏色不一致的缺陷。為此取樣分析，確定了這種缺陷產(chǎn)生的原因，并通過(guò)試驗(yàn)找到了防止措施。

(1)鑄件概況

鑄件的基本形狀為圓筒狀，外徑250mm，壁厚30mm，高80mm，上下兩端面加工余量為2mm，加工后，一個(gè)端面出現(xiàn)顏色不一致的現(xiàn)象，該面在鑄型中朝下，處于較下方。鑄件的材料為FC"D450（日本），相當(dāng)于我國(guó)的 QT450-IOo 鑄件采用呋喃樹脂加磺酸固化劑的自硬砂型鑄造，涂料為石墨系醇基涂料。

(2)缺陷的形貌特征

鑄件的下端面機(jī)加工之后出現(xiàn)了明顯的顏色差別，有的 區(qū)域光亮，有的區(qū)域灰暗。兩種顏色的交界處有的明顯，有的不太明顯 。垂直于該面取樣做金相分析，結(jié)果如圖5-17和圖5-18所示。圖5-17為 兩種顏色的交界處，左側(cè)為光亮處，靠近表層的組織為鐵素體和塊狀石墨；右側(cè)為 灰暗處，表層組織為鐵素體和大量密集分布的點(diǎn)狀及細(xì)片狀石墨。圖5-18顯示了 灰暗區(qū)石墨形態(tài)從表面到心部的變化情況：表層為點(diǎn)狀和細(xì)片狀，心部為球狀。在 表層和心部之間有一過(guò)渡區(qū)，石墨主要為蠕蟲狀。

(3)缺陷的成因

從以上分析可知，鑄件加工表面上的灰暗顏色是由于密集分布的點(diǎn)狀和細(xì)片狀石墨造成的。這種石墨形態(tài)與球狀石墨有著明顯的區(qū)別，而且石墨的數(shù)量也高于正常處。 這種異常組織的形成與鑄型所用的樹脂砂及涂料 有關(guān)。在樹脂、固化劑和涂料中含有較高的S， 涂料中又含有大量的C，它們?cè)谂c鐵液按觸時(shí)， 在高溫的作用下，會(huì)分解產(chǎn)生CO、CO2、H2S、SO等氣體，這些氣體滲入鐵液中，鐵液增S、增C。S起破壞球化作用，隨著w (S)量的增加，石墨的球化率下降，由球狀變?yōu)槿湎x狀，較后變?yōu)槠瑺?、S又是一種具有強(qiáng)過(guò)冷作用的元素，它的存在增加了鐵液的過(guò)冷度，使石墨以細(xì)片狀或枝晶點(diǎn)狀的形式析出，成為異常組織。加之增C，使異常組織中石墨的數(shù)撾增加，從而導(dǎo)致該處在機(jī)加工之后顏色變得灰暗。

表5-10列出了鑄件本體、異常組織處以及樹脂砂和涂層叫(c)、叫(S)含量的檢測(cè)結(jié)果。受取樣條件和分析方法的限制，這些結(jié)果可能不十分準(zhǔn)確，但它可以定性地說(shuō)明上面對(duì)樹脂砂型球鐵鑄件中異常組織成因的解釋是正確的。

 

這種異常組織的出現(xiàn)及其嚴(yán)重程度還與鐵液的澆注溫度以及鑄件的壁厚有很大的關(guān)系。澆注溫度越高，壁越厚，鐵液保持液態(tài)的時(shí)間也就越長(zhǎng)，這種缺陷也就越加嚴(yán)重。所以，這種缺陷多出現(xiàn)在厚大的鑄件中。

(4)預(yù)防措施

根據(jù)異常組織形成的原因，為防止這種缺陷的出現(xiàn)，原則上可以從以下兩個(gè)方面采取措施。

①改變涂料配方，盡量減少或排除S和C的影響。為防止這種異常組織出現(xiàn)，可在涂料中加入2%～5%的葡萄糖、蔗糖或蔗糖脂肪酸。日本客戶則向該廠提議使用加Mg的涂料。

②加快鐵液凝固速度，縮短液態(tài)時(shí)間。受條件的限制，在生產(chǎn)中，沒(méi)有采取改變涂料配方的措施，而是采用了在鑄型靠近鑄件下端面處加冷鐵的方法，取得了 很好的效果。這是因?yàn)椋尤肜滂F后，鐵液不與樹脂砂接觸，而與冷鐵接觸，凝固加速，形成硬殼，因而避免了C和S的滲入。