怎樣防止消失模鑄鋼件增碳

　　一、增碳的現(xiàn)象及機(jī)理

　　鑄鋼表面增碳的形式表現(xiàn)在幾個(gè)方面：表面增碳、體積增碳、局部增碳和表面脫碳。

　　表面增碳：在鋼液充型過(guò)程中，鋼液前沿與固態(tài)模樣之間的氣隙內(nèi)有大量的氫存在。說(shuō)明有固相碳生成。氣體產(chǎn)物可在負(fù)壓作用下滲入涂層而排出鑄型。但固相碳被吸附于涂層壁鑄件的表面，造成鑄件表面增碳。另外，、苯蒸汽在負(fù)壓作用下排出時(shí)，冷凝在涂層及周圍的砂子中。吸附在涂料層的液態(tài)物質(zhì)，在鋼液凝固、鑄件冷卻過(guò)程中繼續(xù)受到分解，也會(huì)造成鑄件增碳。對(duì)于不同的鑄鋼件，增碳層的0. 1~0. 3mm，增碳量為0. 01%。

　　體積增碳：在澆注過(guò)程中，鋼液前沿和模樣之間的動(dòng)態(tài)間隙內(nèi)存在很大的熱量梯度(從室溫到1550℃左右)，間隙內(nèi)的熱量從鋼液前沿轉(zhuǎn)移到模樣分解主要靠熱輻射完成。靠近鋼液前沿出溫度高，接近鋼液溫度，該處碳的生成量大，所以充型過(guò)程該處鋼液液面增碳所需動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)條件都很充分，此時(shí)容易形成鑄件體積增碳。體積增碳與表面增碳相比是次要的。

　　局部增碳：當(dāng)鋼液引入鑄型的方法不當(dāng)時(shí)，澆注過(guò)程中液態(tài)產(chǎn)物被卷入鋼液內(nèi)部，進(jìn)而分解為固相碳和氣體，氣體若未能溢出鋼液留在內(nèi)部即導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生：固相碳直接為鋼液所吸收，從而造成鑄件局部含碳量提高，形成鑄件局部增碳。

　　表面脫碳：消失模鑄造采用干砂造型，鑄件冷速較慢，凝固后的鑄件表面含碳量會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，冷卻過(guò)程中不表面增碳，還有表面脫碳。表面脫碳在較高溫度下即行終止，而脫碳主要是在鑄件冷卻過(guò)程中形成。在機(jī)理上，脫碳是氧化反應(yīng)，主要是基體鐵的氧化和碳的氧化。

　　在實(shí)際過(guò)程中，鑄件增碳以何種形式產(chǎn)生，主要取決于在鋼液的急熱沖擊作用下、模樣的熱分解狀態(tài)及其產(chǎn)物與金屬液的作用以何種方式進(jìn)行。

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視頻作者：安徽偉工機(jī)械科技有限公司

減少增碳的措施

　　消失模鑄鋼件表面增碳的影響因素包括鋼液的成份、鑄件壁厚、鑄件的冷卻速度、涂料層的厚度及透氣性、負(fù)壓度、模樣材料、模樣密度、澆冒口工藝、排氣方法、澆注位置、澆注溫度、澆注速度等。

　　1.原始鋼液與模樣碳濃度的平衡

　　鑄鋼件表面碳濃度的分布，主要取決于模樣分解產(chǎn)物中碳與鋼液中碳的濃度梯度，隨著鋼液中原始碳量的提高，二者的濃度差縮小，可地鑄鋼件表面增碳。鋼液中合金元素對(duì)鑄鋼件表面增碳有很大的影響，如Cr可增加鑄鋼表面的增碳，但可以減少碳層的。

　　2.選用低密度或低含碳模樣材料

　　模樣材料的變化可顯著降低模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度，從而減少鑄件表面的增碳。模樣的密度越低，不僅發(fā)氣量減小，而且生成的固相碳也相應(yīng)減少，所以可使模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度降低。低密度的模樣易于氣化，殘存液相少，所以對(duì)鋼液的冷卻作用小，有利于降低鑄鋼局部增碳。對(duì)于一般的鑄鋼件的生產(chǎn)，模樣密度適于控制在0.016~0.025g/cm2。生產(chǎn)實(shí)踐表明，共聚模樣材料即可克服EPS模樣材料熱分解產(chǎn)物中殘?zhí)驾^多，也可克服PMMA模樣發(fā)氣量大，澆鑄時(shí)宜產(chǎn)生反噴、嗆火、氣孔等缺陷，可作為鑄鋼件的首先模樣材料。

　　在模樣材料中增加脫碳劑，如硼酸、硼砂等，防止其燃燒；也可加入苛性堿、磷酸氫氨鹽類，提高模樣發(fā)火溫度，推遲延緩燃燒，縮短金屬液與模樣熱解產(chǎn)物的作用時(shí)間。

　　在模樣中加入阻燃劑，阻止高溫時(shí)裂解燃燒，使其不產(chǎn)生或少產(chǎn)生含含碳固相物。如可加入氯化石蠟、三磷酸鹽、、三氧化二銻等，同時(shí)還可加入二苯酰過(guò)氧化物、二月桂酰氧化物等，加速含阻燃劑的模樣轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w。

鋼鐵由鐵礦石提煉而成，來(lái)源豐富，廉。鋼鐵又稱為鐵碳合金，是鐵（Fe）與碳（C）、硅（Si）、錳（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所組成的合金。通過(guò)調(diào)節(jié)鋼鐵中各種元素的含量和熱處理工藝（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以獲得各種各樣的金相組織，從而使鋼鐵具有不同的物理性能。

將鋼材取樣，經(jīng)過(guò)打磨、拋光，后用特定的腐蝕劑腐蝕顯示后，在金相顯微鏡下觀察到的組織稱為鋼鐵的金相組織。鋼鐵材料的秘密便隱藏在這些組織結(jié)構(gòu)中。

在Fe-Fe3C系中，可配制多種成分不同的鐵碳合金，他們?cè)诓煌瑴囟认碌钠胶饨M織各不相同，但由幾個(gè)基本相（鐵素體F、奧氏體A和滲碳體Fe3C）組成。這些基本相以機(jī)械混合物的形式結(jié)合，形成了鋼鐵中豐富多彩的金相組織結(jié)構(gòu)。