三、钢液的沉淀脱氧
沉淀脱氧是将块状的脱氧剂直接加入钢液中,脱氧剂与(FeO)发生沉淀反应而脱氧。沉淀脱氧又称强制脱氧,沉淀脱氧法脱氧产物的排除,影响脱氧效果。按脱氧产物的形成时间划分,脱氧产物可分为:
一次脱氧产物——在炉内或包内加入脱氧剂后立即形成的脱氧产物;
二次脱氧产物——已脱氧的钢液在其冷却至液相线之前所形成的脱氧产物;
三次脱氧产物——在液相线与固相线之间凝固时所形成的脱氧产物。
这三类脱氧产物统称为内生脱氧产物。
研究表明:一次脱氧产物具有聚集、长大和上浮的有利条件,故绝大部分能排出钢液。二次、三次脱氧产物均不能排出铸件,覆膜砂铸造的原料有哪些,特别是三次脱氧产物是钢液在凝固过程中产生的,常滞留于枝晶之间,对铸钢质量具有决定性影响。铸钢中所看到的氧化物夹杂,绝大多数是三次脱氧产物。
(一)包内沉淀脱氧机理
1、 脱氧反应 即脱氧剂与(FeO)的化学反应;
2、 脱氧产物的形核、聚合长大、上浮和排出。
整个过程都伴随着热力学和动力学作用。研究证明,采用强脱氧剂脱氧时,脱氧产物可迅速排出钢液,如脱氧产物Al2O3虽为固态颗粒,但其排出速度很快。
脱氧产物的排出速度主要取决于脱氧剂的种类,而与脱氧产物的状态及其尺寸无明显关系。特别是用铝脱氧时,在出钢过程中加入铝1~2min,钢中的氧便与铝形成Al2O3并排出。其原因是,Al2O3与钢液的润湿性差和相间张力大(2N/m)。
此外,钢液流入钢包时,如何提高铸造技术,有足够的搅动,使脱氧产物因碰撞而聚合长大,同时搅动也使钢液和熔渣剧烈运动,促使脱氧产物被熔渣捕获或粘附于包衬表面。
二、影响高锰钢力学性能的因素。
1、碳化物对性能的影响。降低高锰钢的冲击韧性及抗拉强度。
2、非金属夹杂物对高锰钢性能的影响。在钢液凝固时,大量的氧化锰以非金属夹杂物的形式析出在钢的周界上,降低钢的冲击韧度,并使铸件的热裂纹倾向增大。
3、化学成分的选择及对高锰钢性能的影响。
(1)含碳量和含锰量。钢中含碳量过低时,金台区铸造,不足以产生有效的加工硬化效果;而当碳含量过高时,又会在铸态中出现大量的碳化物,特别是出现粗大的碳化物,因此为了避免析出碳化物,必须控制含碳量不得过高。(2)含硅量。高锰钢中Wsi的规格含量为0.3%-0.8%,硅会降低碳在奥氏体中的溶解度,促使碳化物析出,使钢的耐磨性和冲击韧度降低,因此硅量应控制在规格下限。 (3)含磷量。高锰钢的规格含量为Wp≤0.7%,熔炼高锰钢时,由于锰铁的含磷量较高,因此一般情况下钢中的含磷量也比较高。
塌箱缺陷产生的主要原因有:
1. 金属液“闪流”是造成塌型缺陷产生的原因之一,所谓金属液“闪流”就是在浇注中,部分已经流入填充消失模模样位置的金属液在受到外界作用的情况下改流到其他部位,造成铸造缺陷的原因有哪些,使得原来置换出来的位置无金属液或者金属充填占据。
2. 涂料的耐火度、高温强度不够,极容易产生消失模铸件塌箱缺陷。消失模模样在浇注过程中有缓冲金属液充型和降温的作用,同时可减弱金属液冲刷铸型。当金属液置换消失模模样而充型腔后,干砂主要就依靠涂料涂层支撑,当涂层强度不够或者耐火度不够时,局部铸型会发生溃散、坍塌,特别是大件内浇道上方极容易发生坍塌。
3. 在浇注过程中,消失模模样分解产生的气体量太多且急,铸型排气速度赶不上,加上真空泵吸气不足,容易导致铸型溃散、坍塌。
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