不锈钢熔模铸造缺陷分析及质量控制.doc

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1、不锈钢熔模铸造缺陷分析及质量控制熔模铸造的工艺流程通常为:压型制造→蜡模压制→蜡模组装→浸涂料→撒砂→硬化及干燥→脱蜡→焙烧→浇注→落砂及清理。由于其工艺环节较多,过程较复杂,因而最终铸件的品质受诸多因素的影响很大,不易进行控制。结合不锈钢熔模铸造生产过程中出现的若干缺陷类型,探讨、分析不锈钢熔模铸造过程中品质控制的关键环节。1、典型缺陷及其成因（1）表面麻坑在生产中,有时发现成批铸件表面出现麻坑（见图1-1）。呈规则的半球形小坑,凹坑直径为013～018mm,深013～015mm,麻坑在铸件局部呈密集状分布。该缺陷虽不影响铸件使用性能,但无法修整,严重影响了铸件的表面品质,导致铸件成批报废。

2、对该缺陷进行能谱分析（见图1-2），结果表明该缺陷位置存在着微量的Mg、Ca等元素。图（1-1）铸件表面麻坑缺陷图（1-2）麻坑缺陷位置的能谱分析该表面麻坑缺陷产生的主要原因是面层型壳材料不合格。在铸造生产中多采用锆砂作为型壳面层耐火材料,其导热性好,蓄热能力大,耐火度高,热震稳定性好。纯ZrSiO4的耐火度在2000℃以上,但随着杂质含量增加,耐火度相应下降。当锆砂中含有氧化物杂质时,8其分解温度会下降,如含有Ca、Mg氧化物时,分解温度会降至1300℃左右,当含有K、Na氧化物时,其分解温度会降至900℃左右[1,2]。锆砂是ZrO2・SiO2二元系中唯一的化合物,但其分解时析出的无定形S

3、iO2具有很高的活性,能与金属中的Cr、Ni、Ti、Mn、Al等合金元素在高温下发生化学反应,致使铸件表面产生麻坑缺陷,恶化铸件的表面品质。（2）黑点不锈钢铸件加工或抛光后,在加工表面位置时,会出现分散的规则球状的黑点缺陷（见图1-3）,其缺陷位置的能谱分析（见图1-4）。可见该黑点缺陷存在O、Si、Mn等元素。图（1-3）铸件黑点缺陷图（1-4）黑点缺陷位置的能谱分析该黑点缺陷产生的原因可能是由于钢液中存在有非金属夹杂物(主要是金属元素的氧化物、硫化物和硅酸盐)而导致的。非金属夹杂物的来源既有外来的,如金属炉料带入的泥沙杂质,从炉衬耐火材料上剥落下来的碎粒以及在浇注过程中型壳被钢液冲刷下来的

4、碎砂等;也有熔体内部产生的,如钢液中的元素被氧化生成的氧化物。上述非金属夹杂中的硅酸盐类,如FeSiO3、MnSiO3、FeO・Al2O3・SiO2等使钢液中的Si被氧化成SiO2,SiO2与钢液中的MnO、FeO以及Al2O3等化合物反应而生成多组元复合化合物,这类夹杂物的熔点比合金熔体温度低而呈液态存在。又由于它们有较大8的表面张力,并且与钢液之间不相互润湿,因此在钢液中聚成球形,钢液凝固后形成球形夹杂物,在铸件表面形成的是规则的球状黑点缺陷。（3）凹陷在生产中有时也发现部分铸件表面有不规则的凹陷（见图1-5）其缺陷位置的能谱分析（见图1-6）。由（图1-6）可见,缺陷部位存在Zr及微量C

5、a、Mg。图（5）铸件凹陷缺陷图（6）凹陷缺陷的能谱分析（4）缩陷在热节部位表面有时会呈现出不规则的缩陷,（见图1-7）,其缺陷位置的局部放大（见图1-8）,由图1-8可以看出,缩陷缺陷位置附近表面出现较明显的砂粒印迹。图（1-7）铸造缩陷缺陷图（1-8）图7局部放大该缺陷产生的主要原因可能是铸件局部散热条件差,或者浇注温度与型壳温度过高且浇注速度过快,导致在铸件热节部位产生缩陷缺陷。8（5）疤痕在生产中,部分铸件的局部表面也会出现有蜂窝状凹陷,即疤痕（见图1-9），其缺陷位置的能谱分析（见图1-10），由图1-10可见缺陷部位存在C、O及微量Ca、Mg。该缺陷产生的主要原因可能是型壳中残留过

6、多的皂化物且型壳焙烧不良或者型壳存放时间过长(或湿度大),导致型壳中残留的碳质等物质较多,当钢液进入此类型壳中,将导致合金熔体表面与型壳发生反应,从而产生表面蜂窝状凹陷的疤痕缺陷。图（1-9）铸造疤痕缺陷图（1-10）疤痕缺陷位置的能谱分析（6）岛状凸起(蛤蟆皮)在生产中有事也发现部分铸件表面有大小不等的鸟状凸起（见图1-11）其缺陷位置的能谱分析（见图1-12），有图1-12可见，缺陷位置存在Cr和C元素的偏聚,以及微量Ca、Mg等元素。图（1-11）铸件岛状凸起缺陷图（1-12）岛状凸起缺陷位置的能谱分析8该缺陷产生的主要原因是型壳局部硬化、风干不透,水分、盐类富集;或者浇注过程中型壳面层

7、的低熔点夹杂物与金属液发生烧蚀,使Cr元素被氧化而导致的。（7）毛刺部分铸件表面有时会有分散的毛刺缺陷（见图1-13），其缺陷位置的能谱分析（见图1-14）。可见缺陷部位存在C及微量Ca、Mg的偏聚。该缺陷产生的主要原因可能是型壳上存在分散性的孔洞(蚁孔)。产生蚁孔的主要原因有:面层涂料中的粉/液比太低;面层砂的粒度大,而面层涂料的粘度低;涂料对蜡模的浸润性差或者涂挂面层时操作不当导致的。图1-1