铸造缺陷质量检测-摘要

铸造缺陷质量检.摘要简要说明了铸造缺陷的种类及产生原因，重点阐述了缺陷质量控制及.法，并对实际生产中易出现的缺点作了说明，最后对无损检测技术作了补充.明.关键词:铸造缺.质量检.无.铸造缺陷的种.铸造铸铁件常见的缺陷有气孔、粘砂、夹砂、砂眼、胀砂、冷隔、,•不足.气气体在金属液结壳之前未及时逸出，在铸件内生成的孔洞类缺陷.孔的内壁光滑，明•亮或带有轻微的氧化色铸件中产生气孔后，将会减其有效承载面积，且在气孔周围会引起应•力集中而降低铸件的抗冲击性.抗疲劳性气孔还会降低铸件的致密性，致使某些要求承受水压试验的.件报废另外，气孔对铸件的耐腐蚀性和耐热性也有不良的影响.防止气孔的产生降低金属液中的含气量，增大砂型的透气性，以.在型腔的最高处增设出气冒口等.粘.铸件表面上粘附有一层难以清除的砂粒称为粘砂粘砂既影响铸件.观，又增加铸件清理和切削加工的工作量，甚至会影响机器的寿.防止粘砂在型砂中加入煤粉，以及在铸型表面涂刷防粘砂涂料等.夹.在铸件表面形成的沟槽和疤痕缺陷.在用湿型铸造厚大平板类铸件时.易产生.铸件中产生夹砂的部位大多是与砂型上表面相接触的地方，型腔上.面受金属液辐射热的作用，容易拱起和翘曲，当翘起的砂层受金属液流.断冲刷时可能断裂破碎.留在原处或被带入其它部位.铸件的上表面越大.型砂体积膨胀越大,形成夹砂的倾向性也越大.砂.在铸件内部或表面充塞着型砂的孔洞类缺陷胀.浇注时在金属液的压力作用下，铸型型壁移动，铸件局部胀大形成.缺陷.为了防止•胀砂，应提高砂型强度、砂箱刚度、加大合箱时的压力或紧固力，并适当降低浇注温度，使金•属液的表面提早结壳，以降低.属液对铸型的压,冷隔和浇不.液态金属充型能力不足，或充型条件较差，在型腔被填满之前，金,液便停止流动，将使铸件产生浇不足或冷隔缺陷,浇不足时,.11会使铸件不能获得完整的形状；冷隔时，铸件虽可获得整的外形，但因存有未完全融合的接缝，•铸件的力学性能严重受.【2】.防止浇不足和冷隔提高浇注温度与浇注速度,.铸件质量检.铸件质量检测分.铸件外观质量检验方.

2.

2.常见铸造缺陷的特征及识.

（1）如下.a）飞.

（2）•多肉类缺.b）毛.c）脉,多肉类缺陷主要有飞翅（飞边、披缝.、毛刺、抬型（抬箱胀砂.冲砂、掉砂和外渗物（外渗豆.【

5..

（3）孔洞类缺.孔洞类缺陷主要有气孔、针孔、缩孔、缩松和疏松.a,气.b）表面气.c.针.d）表面针.（

4.缩孔，缩松，冷.缩孔、缩松、疏松示意.a）缩.b）缩松、疏.冷裂示意.

（5）裂纹、冷隔类缺.要有冷裂、热裂、白点（发裂.、冷隔和热处理裂纹发现这类缺陷时.铸件一般应予以报废.a）纵向断.b）横向腐蚀断.热裂示意.冷隔示意.a）一般冷.b）断流冷.c）熔合不.

（6）表面缺.缺陷主要有由砂型膨胀引起的夹砂类缺陷（包括鼠尾、沟槽.夹砂结巴等.；由金属液对砂型表面的热作用、化学作用和机械渗透作.引起的粘砂类缺陷（包括化学粘砂、机械粘砂、热粘砂、表面粗糙等..以及皱皮和缩陷等.a）鼠b）沟.c）夹砂结.粘砂和表面粗糙度示意.a）机械粘.b）化学粘.c）热粘.d）表面粗糙.

（7）形状及重量差错类缺.铸件的尺寸、形状和重量与图样或技术条件的规定不符，主要有尺寸和重量差错、变形、错形（错箱.、偏芯（漂芯.、椿移等【8一

（8）夹杂类缺.常见的缺陷之一根据夹杂缺陷的形成原因和表现形式，主要分.金属夹杂物、夹渣和砂眼三种后两种夹杂物统称为非金属夹杂物.铸件内在质量检.铸件内在质量是通常是指其室温状态时的力学性能，金相组织及化学.分.内部缺陷等.对于特殊用途的铸件.还应包括如下一些特殊性能.（低.如.温力学性能、耐磨性、耐蚀性、减振性、承压密封性、电学、磁学性能等等.铸造内在质量检验分.铸造内在质量检.检验分.

（1）金相检.

（2）学性能检.

（3）化学成分检.

（4）铸件内部缺陷检..用的无损检测方法

13.无损检测方法很多，据美国国家宇航局调研分析.其认为可分为六大类.

7..种但在实际应用中比较常见的有以下五种，也就是我们所说的常规的无损检测方法.目视检测.VT.目视检..V..目视检测,是国内实施的比较少，但在国际上非常重视的无损检测第一阶段首要.法按照国际惯例，目视检测要先做，以确认不会影响后面的检验，再接着做四大规检验例.BIND..PC.认证，就有专门.VT

1.

2..级考核，更有•专门的持证.求经过国际级的培训，.V.检测技术会比较专业，而且很受国际机构的重视.V.常常用于目视检查焊缝，焊缝本身有工艺评定标准，都是可以通过目测和.接测量尺寸来做初步检验，发现咬边等不合格的外观缺陷，就要先打磨或者修整，后才做其他深入的仪器检测例•如焊接件表面和铸件表面较.V.做的比较多，而锻,

7.件就很少，并且其检查标准是基本相符的.射线照相・.R..射线照相法.RT.是指射线穿透试件，以胶片作为记录信息的器材的无损检测方法，该.法是最基本的，应用最广泛的一种非破坏性检验方法.

1.射线照相检验法的原理射线能穿透肉眼无法穿透的物质使胶片感光，.一线..射线照射胶片时，与普通光线一样，能使胶片乳剂层中的卤化银产生潜影，.于不同密度的物质对射线的吸收系数不同，照射到胶片各处的射线能量也就会产生差.

9.异，便可根据暗室处理后的底片各处黑度差来判别缺・.

2.射线照相法的特点射线照相法的优点和局限性总结如下.a.可以获得缺陷的直观图像，定性准确，对长度、宽度尺寸的定量也比较准确.b.检测结果有直接记录，可长期保存.c.对体积型缺陷（气孔、夹渣、夹鸨、烧穿、咬边、焊瘤、凹坑等）检出率很高.对面积型缺陷（未焊透、未熔合、裂纹等），如果照相角度不适当，容易漏检.d.具有辐射生物效应.能够杀伤生物细胞，损害生物组织,危及生物器官的正常【6・功.・总的来说，R.的特性是——定性更准确，有可供长期保存的直观图像，总体成.相对较高，而且射线对人体有害，检验速度会较慢.超声波检测.UT.超声波检超声波检测的定义通过超声波与试件相互作用，就反射、.射和散射的波.行研究，对试件进行宏观几何特性测量、组织结构和力学性能变化的检测和表征，并.而对其特定应用性进行评价的技术.

2.超声波工作的原理主要是基于超声波在试件中的传播特性.a.声源产生超声波，采用一定的方式使超声波进入试件.b.超声波在试件中传播并与试件材料以及其中的缺陷相互作用，使其传播方向.特征被改变.c.缺陷定位较准确.d.对面积型缺陷的检出率较高;

10.e,灵敏度高，可检测试件内部尺

110.寸很小的缺..f.检测成本低、速度快，设备轻便，对人体及环境无害，现场使用较方便.

3.超声波检测的局限性.a.对试件中的缺陷进行精确的定性、定量仍须作深入研究.b.对具有复杂形状或不规则外形的试件进行超声检测有困难.c.缺陷的位置、取向和形状对检测结果有一定影响.d.材质、晶粒度等对检测有较大影响.e.以常用的手.・型脉冲反射法检测时结果显示不直观，且检测结果无直接见.记录.磁粉检测.MT.磁粉检.磁粉检测的原理铁磁性材料和工件被磁化后,吸附施加在工件表面的磁粉，.

4.形成在合适光照下目视可见的磁痕，从而显示出不连续性的位置、形状和大.

2.磁粉检测的适用性和局限性..a.磁粉探伤适用于检测铁磁性材料表面和近表面尺寸很小、间隙极窄（如可检测..

0.1mm、宽为微米级的裂纹），目视难以看出的不连续性.b.磁粉检测可对原材料、半成品、成品工件和在役的零部件检测，还可对板材、.材、管材、棒材、焊接件、铸钢件及锻钢件进行检测.c.可发现裂纹、夹杂、发纹、白点、折叠、冷隔和疏松等缺陷.渗透检测.PT.渗透检液体渗透检测的基本原理零件表面被施涂含有荧光染料或着色染料的渗透.后，在毛细管作用下，经过一段时间，渗透液可以渗透进表面开口缺陷中；经去除件表面多余的渗透液后，再在零件表面施涂显像剂，同样，在毛细管的作用下，显.剂将吸引缺陷中保留的渗透液，渗透液回渗到显像剂中，在一定的光源下（紫外线.或白光），缺陷处的渗透液痕迹被现实，（黄绿色荧光或鲜艳红色），从而探测出邛自的形貌及分布状态.

2.渗透检测的优点.a.可检测各种材料，金属、非金属材料；磁性、非磁性材料；焊接、锻造、轧制.加工方式.b.具有较高的灵敏度（可发.r宽缺陷.c.显示直观、操作方便、检测费用低.参考文献.参考文献.[

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10.陈国桢，肖柯则,姜不居.铸件缺陷和对策手册.北京机械工业出版社.2000［论文关键词］加工硬化机理常见问题现状发展应用［论文摘要］本文通过分析加工硬化机理、高镒钢生产中的常见问题等方面系统论述了高镒钢的现状，从生产工艺方面论述了高镒钢今后发展的情况，并进一步对高镒钢的应用进行了阐述高镒钢俗称“耐磨钢”，被广泛的应用于各个行业的许多耐磨件上随着对磨损机理研究的深入发展，人们对高镒钢的特性也了解的更透彻

一、高镒钢加工硬化机理高镒钢原始硬度很低，而加工硬化能力很强，在使用中硬度提高，形变速度越快，硬化效果显著，硬度也越高，目前强化机理有以下几种

1.位错强化机制:高镒钢是大量Mn原子置换铁原子，显著降低层错能，因而易于形变,使位错密度增高，形成堆垛层错和形变亚结构，呈现加工硬化现象2,形变挛晶机制高镒钢拉伸后，硬化区出现层状挛晶，硬度达HV460经重锤锤击后出现层状挛晶及位错缠结达HV500爆炸硬化时出现复合李晶，硬度提高，硬化层加厚

3.形变马氏体机制从热力学角度讲，合金快速冷至Ms点以下可获得马氏体，而在Ms点以下存在Md点，在Ms——Md之间因应力作用可产生形变马氏体一般Ms点低于200℃o Mn量为12%时，Ms点为-230℃以下，因此室温下一般变形的高镒钢不会产生形变诱发马氏体如果钢中碳量降至%时，在室温下也没能发现形变马氏体，而在-196℃低温下可出现6马氏体，改变高镒钢中的含镒量，将铳量降至4%,室温形变后有.6马氏体产生，常规成分高镒钢固溶后经£50%的变形量形变，硬度已达到较高数值，变值量增至35%时，发现有少量（约%）b马氏体，其间硬度变化与b马氏体量的增加速度不一致，这样较大变形量的试验，也间接证明硬化主要原因不是由于产生了b马氏体以前关于发现马氏体的报导，可能是高镒钢在空气炉中高温加热，造成表面碳、镒降低，或是加热不足，局部贫碳,促使形变马氏体出现根据这个机理，现在已有将高镒钢进行表面控制脱碳，使得在水韧处理后产生马氏体，用以强化高镒钢，提高耐磨性的报导

4.析出相强化机制在形变过程中，高镒钢随变形量增加，奥氏体中缺陷增加，过饱和的碳在位错、空位、层错、挛晶等处聚集形成柯氏气团，阻碍滑移，形变热量继续积累,使偏聚的碳、铸原子重新分布，在缺陷处择优形核、长大，形成弥散分布在基体内及晶界上的碳化物£根据奥罗万机制，滑动位错与弥散碳化物颗粒间作用，使强迫位错通过颗粒所需的临界分切应力增大，强化了奥氏体人们在碳含量高的高镒钢中（碳为％）,经过50%的压缩变形发现有碳化物析出对常规成份高镒钢虽未发现碳化物析出，却也发现了晶格常数的减小，相当于奥氏体中碳量降低％在全国齿板评比对性能较好的高镒钢齿板分析时，发现奥氏体中出现了原始组织中未有的新相，可能就是形变诱发的碳化物£

二、高铳钢生产中的一些问题根据各地厂家的生产情况，把易忽略的问题扼要介绍一下

1.冶炼首先炉料要精选烘干，尤其对感应电炉更加重要，镒铁中磷较高，在选购镒铁时，要选择含磷低的镒铁合金冶炼时，镒铁宜后加入炉内，以减少烧损量，后加入的铁合金要预先经过烘烤，出钢前还可用12X20X300mm浇注后直接水韧处理的试棒，视其冷弯的角度来钢水质量高镒钢由于碳量高，导热性低及结晶速度较快，容易产生粗大的结晶组织，当传热有方向性时，往往形成柱状晶，在枝晶之间存在显微疏松和夹杂物，影响钢的性能，尤其是标准高镒钢铸态晶粒的大小通过热处理是很难改变的根据建材部标准规定高镒钢铸件晶粒度不粗于2级，有的工艺文件还规定壁厚不大于20mm的铸件不允许有柱状晶，大于20mm的铸件，断面两边柱状晶厚度之和不超过该断面厚度五分之二者为合格，否则为不合格因此在生产中要求高温冶炼，低温浇注，主要严格控制出钢温度另外，浇注温度低还可以减少热裂缺陷、缩孔、粘砂、含气量和节约能源，是影响铸件质量的重要因素

2.铸造:为了获得细铸态晶粒，减少碳化物析出量，除了控制浇注温度，对厚大件要放置外冷件（内冷铁一般不宜放），这样同时也提高了高镒钢铸件的致密度，减少缩孔、疏松高锈钢体收缩大，但只要工艺控制得当，可以不出现缩孔，而以轴线疏松形式存在,由于它韧性好，基本不影响使用，这也是高硬度耐磨无法与之相比的因此高镒钢铸件厚度小于25mm时，一般不用冒口，在大于50mm时，必须设置冒口高镒钢难切割，浇注系统往往分散引入，冒口采用保温、细颈、易割三种冒口在工艺上采用补浇，放发热剂的办法增强补缩效果高铳钢钢水中的MnO呈碱性，和型砂中的的二氧化硅易产生化学粘砂,因此最好用镁砂高铝粉和铭铁矿粉做涂料，提高铸件表面质量

3.热处理加热温度在保证碳化物充分溶解的情况下，尽量选低些入水温度不得低于950℃零件与水量之比应达18,水温低于30℃人们往往认为高铳钢淬透性很高，我们发现厚度大于80mm的高镒钢件水韧后，心部冷速慢，析出了针状碳化物，使性能下降为了减少高温下碳化物固溶的困难，降低能耗及缩短生产周期，对100mm以下厚度的简单铸件，可采用2000c入炉，以7080℃/h速度升温，不进行650℃保温的水韧工艺〜

4.清理对铸态不能敲掉的浇、冒口，可以水韧后进行浇水切割

三、高铳钢生产工艺的发展

1.精炼:为了提高钢水质量，炉外精炼工艺被愈来愈广泛应用，从20世纪80年代起,在高镒钢生产上也得到使用，精炼后，夹杂物减少，分布改善，使强度提高，可由657MPa提高到834Mpa,耐磨性也能提高30%

2.悬浮浇注:浇注温度对高铳钢性能的影响很大，生产厂家往往炉子容量大，浇注时间长，控温较难，虽然采取各样的措施，仍不能避免晶粒粗大的弊病人们研究在浇注时,随钢水连续加入2%3%（尺寸为

0.3m）铁粉或铳铁粉与铁粉的混合物，它起内冷铁作用和增加结晶核〜〜心，改善高镒钢性能还使耐磨性提高30%50%,但要注意加入后使钢水流动性降低〜

3.表面合金化:为了既提高耐磨性又节约合金元素，采用表面加入合金的方法可以达到目的，具体措施是在铸型表面刷含合金涂料，撒镒铁粉或是贴上合金铸铁片，钢水浇入后熔化与熔接这些，提高了铸件表面性能，现在还有用含铭焊条在高镒钢上进行堆焊，以提高耐磨性，哈焊所高铭粉块堆焊效果也很好4,爆炸硬化:用滚压、喷丸等方式予强化高镒钢效果不理想利用爆炸极短时间内产生3X107KPa高压使高镒钢表面形成4050mm硬化层，硬化层硬度达到HB300~500,表层屈服强度可提高2倍，耐磨性提高50%,此种方法对标准高镒钢最为有效

5.铸态水韧处理:高镒钢凝固后，在960℃以上利用余热进行水韧处理，可减少表层脱碳，缩短生产周期和节约能源，对壁厚的中小铸件，能采用此法，唐山水泥厂曾用金属型铸造高镒钢衬板时利用了此法，但必须仔细控制入水温度

6.沉淀强化:标准高镒钢水韧处理后，不宜再加热，而加入合金元素后，就可以用沉淀强化热处理的方法，使高镒钢基体强化，并在基体上分布弥散的粒状碳化物，使耐磨性提号

四、工况条件与高镒钢的应用在长期使用中发现，高镒钢韧性很好，但在某些条件下，其耐磨性不尽人意，影响耐磨性因素有:铸件原始硬度，加工硬化速度，析出第二相硬粒子的沉淀强化，铸件工作面的硬化层深度，前面谈到的各种措施就是提高高镒钢耐磨性采用的一些方法随着科学研究的发展，人们开始跳出了高镒钢的圈子，着眼于马氏体钢、贝氏体钢、银硬铸铁、高铭铸钢（铁）、复合材料、铸石、橡胶等各种材料控制实际工况条件，归纳几点对选材的看法

1.对弱冲击磨料磨损工况:高镒钢基本不能产生加工硬化，由于冲击力很小，对材料韧性要求不高，可以选用原始硬度高的材料，如空气、水力输送管道可用玄武岩铸石制造对水泥磨2中

二、三仓（细磨仓），研磨介质小，冲击力小，可以选用低铭铸铁、高铭铸铁，甚至白口铁等脆性耐磨材料，寿命较高镒钢提高14倍〜2,对低冲击磨料磨损工况:高镒钢虽能产生加工硬化，但硬度很低，因冲击力低不大,可选用高碳高镒钢、中镒钢、贝氏体钢、低合金马氏体钢及贝氏球铁等材料例如，对大磨机的衬板（一仓），选中合金马氏体钢ZG42CrMnSi2Mo可使寿命提高23倍，而且不产生变形尤其〜现在水泥粉磨中研磨介质逐步推广使用高铭铸球，其与高镒钢衬板硬度匹配不好,使衬板变形加速，寿命降低，更加显示出替代高镒钢的必要性破碎普氏硬度fW12物料，400X600颗式破碎机齿板如用中合金马氏体钢制造，寿命提高约20%50%,还可将破碎物料中的铁屑吸出，提高物〜料纯度，对增加白水泥白度和减小矽砖小氧化铁溶洞有利另外,12kg以下的小锤头也可用一定韧性的马氏体钢来制造

3.对中等冲击磨料磨损工况:例如冲击功为4J时，相当于破碎千二1214的矿石，齿板可〜以选用韧性较好的马氏体钢和改性高镒钢，它们的耐磨性比高镒钢提高20%100%我们还用高〜镒钢-高铭铸钢粘结复合齿板破碎花岗岩，寿命较高镒钢提高倍

4.对强冲击磨料磨损工况冲击功大于5J,矿石硬度千二1619时，用马氏体钢做齿板或〜衬板，其安全性不够或耐磨性不高，仍需采用高镒钢系材料例如0200圆锥破碎机使用铭、钛改性高镒钢，破碎M1719矿石，耐磨性较标准高镒钢高50%左右，而在破碎f=1214矿石〜〜时，耐磨性提高幅度达70%100%,即在强冲击磨损时，两者耐磨性差距缩小可能在强冲击条〜件下，它们的加工硬化速率相近，改性高镒钢的原始硬度较高，硬化后表面硬度仍保持较高，达到HV700左右，而标准高镒钢硬化后也达HV600多，但硬度差距较中等冲击时缩小，所以造成耐磨性差别也减小对一些受强冲击的大尺寸锤头可采用超高镒钢来保证其正常工作矿山破碎用的湿法磨衬板，当矿石硬度fW14时，低合金马氏体钢的使用寿命较标准高镒钢约高50%,对硬度千＞14矿石，我国仍用标准高镒钢制造，因改性高镒钢原料高，生产工艺复杂，要求严格，影响了它的生产、使用而国外在矿山湿式磨机时，对衬板选材首先考虑马氏体钢，其次大量采用橡胶衬板其寿命可较标准高镒钢提高1~5倍，还降低了电耗、球耗、减少磨机噪单，减轻维修时的劳动强度等我国橡胶制品行业正在开发这种产品总之，耐磨材料的选用主要根据实际工况条件，对照上面的原则，并通过试验来选择参考文献

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