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为什么不锈钢铸件会逐渐出现点蚀缺陷

为什么不锈钢铸件会逐渐出现点蚀缺陷

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     点蚀又称氧化点蚀,是不锈钢铸件常见的表面缺陷之一。


      一般来说,这种缺陷是无法修复的,只能丢弃。不仅增加了生产成本,还影响了正常的生产进度和交货。因此,如何减少和消除铸件的点蚀缺陷是熔模铸造工作者的主要任务之一。


     1.点蚀的特征


     点蚀通常发生在含ω(铬)< 20%和ω(镍)< 10%的不锈钢铸件上。不锈钢铸件表面有许多灰黑色的圆形浅坑,直径为0.3 ~ 1.0毫米,深度为0.3 ~ 0.5毫米。


     根据相关资料,在不锈钢铸件清理之前,坑内填有炉渣。分析表明,缺陷处炉渣中存在硅酸铁、硅酸锰、硅酸铬等化学物质。电子衍射结果表明,黑色点蚀由磁铁矿(Fe3O4)和铬铁尖晶石(fe2o 3)组成。光谱分析结果表明,缺陷处金属成分中硅含量增加,而锰含量很少。

     不锈钢铸件

     2.原因从上述岩相、电子衍射和光谱分析可以看出,点蚀主要是由于金属氧化物与壳体材料中的氧化物发生化学反应造成的,特别是由于壳体表面耐火材料选择不当、入厂后壳体表面耐火材料质量要求失效或入厂后壳体表面耐火材料管理不善造成的。

主要原因如下:


    (1)熔融金属中的氧化物过多


    ①炉料中的氧化物过多。用感应炉熔炼时,炉料锈蚀越来越重,或者回收炉料的比例越来越大,回收次数越来越多,会增加熔融金属中的氧化物。


    ②熔融金属脱氧不充分。脱氧剂的选择应使熔融金属充分脱氧,达到脱氧后形成的氧化物熔点低、容易聚集和上浮的目的。脱氧剂加入量少,影响脱氧效果,使过量的氧化物残留在熔融金属中。


    ③冶炼工艺或操作不当,熔融金属中的氧化物未完全去除;炉料在熔化过程中,熔融金属表面长期暴露,增加了合金元素氧化的机会。预脱氧后,断电静置时间短,熔融金属中的氧化物没有及时完全上升;终脱氧不充分,浇注时二次氧化等。


    (2)壳面材料中氧化物过多。根据相关资料,锆砂因其导热性能好、蓄热能力大、耐火性高等优点,在不锈钢铸件生产中被用作壳体表面的耐火材料。纯氧化锆的耐火极限在2000℃以上,但随着杂质含量的增加,耐火极限相应降低。当锆砂中含有氧化钙和氧化镁杂质时,分解温度会下降到1300℃左右,当锆砂中含有氧化钾和氧化钠时,分解温度会下降到900℃左右。锆砂其分解过程中析出的无定形二氧化硅具有很高的活性,在高温下会与金属中的合金元素Cr、Ni、Ti、Mn、Al发生反应,导致铸件表面产生点蚀。如熔模铸造厂生产不锈钢铸件,原壳体表面材料为石英砂/粉末,严重情况下不锈钢铸件点蚀缺陷约占80%。更换锆英砂/粉(无来料检验)和硅酸乙酯水解液作粘结剂后,不锈钢铸件点蚀缺陷减少,但仍在50%左右。当锆英砂/粉末中的氧化物通过来料检验来控制时,不锈钢铸件点蚀缺陷的数量大大减少,点蚀缺陷的程度明显降低。


    (3)对与壳体烘烤质量相关的壳体进行充分烘烤,可以去除壳体内的水分、残留蜡、皂化物、有机物和挥发物,以及壳体内残留的氯化铵硬化液和钠盐。如果这些物质留在型壳内(见图2),熔融金属在浇注过程中会发生二次氧化,产生大量气体或新的氧化物。这些氧化物会与型壳中的氧化物发生化学反应,容易在不锈钢铸件表面造成点蚀缺陷。