1. การจำแนกประเภทและลักษณะของข้อบกพร่องที่มีรูพรุน
1.1. ความพรุนที่ล่วงล้ำ (ความพรุนเฉพาะที่):
ในระหว่างการบำบัดความร้อนของโลหะหลอมเหลว ก๊าซที่เกิดจากแม่พิมพ์ (หรือแกนกลาง) จะแทรกซึมเข้าไปในของเหลวของเหล็ก ส่งผลให้เกิดความพรุนเฉพาะจุดในบางพื้นที่ของการหล่อในระหว่างกระบวนการหล่อเย็น ควรเน้นย้ำว่าปฏิกิริยาระหว่างโลหะหลอมเหลวกับแม่พิมพ์/แกนจะเกิดขึ้นในระหว่างการหล่อเท่านั้น ปล่อยให้ก๊าซที่ผลิตโดยแม่พิมพ์/แกนที่อุณหภูมิสูงแทรกซึมเข้าไปในของเหลวเหล็ก (ปฏิกิริยาทางกายภาพ)
◆คุณสมบัติของความพรุนทางเข้า:
- แสดงว่ามีความพรุนเฉพาะจุดซึ่งเกิดขึ้นในบริเวณเฉพาะของการหล่อ
- พื้นผิวของรูขุมขนค่อนข้างเรียบ โดยปรากฏเป็นช่องว่างส่วนบุคคลหรือช่องรังผึ้ง
- สีของรูขุมขนเป็นสีขาวหรืออาจมีชั้นสีเข้มบางครั้งมีผิวออกซิไดซ์ปกคลุมอยู่
- ในกรณีของเหล็กกราไฟท์ทรงกลม/อัดแน่น อาจมีกลิ่นคล้ายคาร์ไบด์ ดูรูปที่ 1
ความพรุนของการหดตัว:
- แสดงลักษณะการหดตัวและความพรุน
- อ้างอิงถึงรูปที่ 2
1.2 ความพรุนของการตกตะกอน (ความพรุนเหมือนตะแกรง):
ก๊าซที่ละลายในของเหลวจะก่อตัวเป็นรูพรุนในระหว่างกระบวนการทำความเย็นเนื่องจากความสามารถในการละลายลดลง รูขุมขนเหล่านี้มักมีรูปร่างเป็นวงกลม รูปไข่ หรือคล้ายเข็ม สิ่งสำคัญคือต้องสังเกตว่าการก่อตัวของก๊าซในของเหลวที่เป็นเหล็กเกิดขึ้นในระหว่างขั้นตอนการถลุงและแปรรูป เมื่ออุณหภูมิของของเหลวเหล็กเพิ่มขึ้น ความสามารถในการละลายของก๊าซจะเพิ่มขึ้น ส่งผลให้ปริมาณก๊าซเพิ่มขึ้นเนื่องจากปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีในระหว่างกระบวนการถลุง (การมีอยู่ของก๊าซภายในของเหลวเหล็กเป็นผลมาจากปฏิกิริยาทางกายภาพและเคมีที่เกี่ยวข้องกับสารทั้งหมดที่เข้าร่วมในกระบวนการถลุง)
ลักษณะของความพรุนของการตกตะกอน:
คุณลักษณะเฉพาะคือ มีจำนวนมาก กระจายตัว และกระจายค่อนข้างสม่ำเสมอตลอดทั้งส่วนหรือส่วนสำคัญของหน้าตัดของการหล่อ ดูรูปที่ 3
1.3 ความพรุนของปฏิกิริยา:
ความพรุนเกิดขึ้นจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างโลหะหลอมเหลวกับส่วนต่อประสานของแม่พิมพ์ ในขั้นตอนนี้ ของเหลวที่เป็นเหล็กจะเข้าสู่ขั้นตอนการหล่อเย็น ส่งผลให้ก๊าซถูกปล่อยออกมาและติดอยู่บนพื้นผิวของการหล่อเพียงอย่างเดียว
ลักษณะของความพรุนของปฏิกิริยา:
ความพรุนประเภทนี้จะปรากฏบนพื้นผิวของการหล่อเป็นส่วนใหญ่ โดยอยู่ห่างจากพื้นผิวการหล่อประมาณ 1-3 มม. ปรากฏเป็นรูปแบบการกระจายตัวหนาแน่นของรูพรุนขนาดเล็กที่มีระยะห่างกันมาก ซึ่งจะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นหลังจากการอบชุบด้วยความร้อนและการยิงระเบิด โดยปกติแล้วรูขุมขนเหล่านี้จะมีรูปร่างคล้ายเข็มหรือลูกอ๊อด เรียกอีกอย่างว่าความพรุนใต้ผิวดิน ดู รูปภาพ 4
A. ประเภทตะกรันตัวแทน Spheroidizing**
ลักษณะข้อบกพร่อง: รอยกดทรงกลมปรากฏบนพื้นผิวการหล่อซึ่งมีสารเจือปนอยู่ ความหดหู่เหล่านี้มักเกิดขึ้นใกล้กับระบบประตูด้านใน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบสแกนเผยให้เห็นพื้นผิวที่ไม่เรียบภายในรูขุมขน การวิเคราะห์สเปกตรัมของปริมาณรูพรุนจะตรวจจับ Si, Mg, Al, Ba และ O การมีอยู่ของ Mg ซึ่งจำเพาะต่อสารทำให้เกิดทรงกลม บ่งชี้ว่าสิ่งที่รวมอยู่นั้นเกิดจากตะกรันที่เกิดขึ้นจากการมีส่วนร่วมของสารทำให้เกิดทรงกลม รูเข็มก๊าซ CO เป็นผลมาจากปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนในของเหลวเหล็กและตะกรัน
B. ประเภทของตะกรันที่เกิดจากลักษณะข้อบกพร่องของหัวเชื้อ: ภาพตัดขวางแสดงรอยกดหลายจุด กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดและการวิเคราะห์สเปกตรัมเผยให้เห็นพื้นผิวภายในที่ไม่เรียบภายในช่องกด พร้อมด้วยการมีอยู่ของ Si, Ca, Ba และ O ในสิ่งเจือปน บาเป็นธาตุอันเป็นเอกลักษณ์ของหัวเชื้อ สิ่งนี้บ่งชี้ว่าหัวเชื้อเหล็กซิลิคอนที่ตกค้างก่อให้เกิดตะกรัน และปฏิกิริยาระหว่างคาร์บอนในของเหลวเหล็กกับออกไซด์ในตะกรันจะนำไปสู่การสร้างก๊าซ CO ทำให้เกิดข้อบกพร่องของรูเข็ม สาเหตุ: การละลายของหัวเชื้อที่ไม่สมบูรณ์ในระหว่างการไหลส่งผลให้เกิดตะกรัน มาตรการรับมือ: ใช้หัวเชื้อแบบแห้งเพื่อป้องกันของเหลวที่เป็นเหล็กกระเด็นและรูพรุนของตะกรันในระหว่างการปลูกเชื้อ
ข้อบกพร่อง C: ประเภทการรวมตะกรันและทราย ลักษณะข้อบกพร่อง: มีรอยกดหลายครั้งบนพื้นผิวของการหล่อใกล้กับป่วง กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดแสดงให้เห็นการมีอยู่ของตะกรันและทรายภายในช่องกด การวิเคราะห์สเปกตรัมบ่งชี้ถึงการมีอยู่ของ Si, O, Al ในทราย และองค์ประกอบ เช่น Mg, Ce, Mn ในตะกรัน นี่แสดงให้เห็นว่าข้อบกพร่องเกิดขึ้นเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างหัวเชื้อกับทราย วิธีแก้ไข: เพิ่มพื้นที่หน้าตัดของสปรูรันเนอร์และลดความเร็วการไหลในสปรู
D ข้อบกพร่อง: ข้อบกพร่องของแม่พิมพ์ทรายที่เกิดจากความชื้น ลักษณะข้อบกพร่อง: การกดทับบนพื้นผิวของการหล่อหลังการตัดเฉือน กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนแบบส่องกราดไม่พบข้อบกพร่องภายในรอยกด การวิเคราะห์สเปกตรัมแสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบหลักคือ C, O, Si และ Fe นี่เป็นข้อบกพร่องของรูเข็มที่เกิดจากไอน้ำที่เกิดจากความชื้นในแม่พิมพ์แบบเปียก วิธีแก้ปัญหา: ลดความชื้นในทรายขึ้นรูป ปรับปรุงการซึมผ่านของทรายปั้น และเพิ่มสัดส่วนของผงถ่านหินในทรายปั้น ลดความชื้นของเรซินในกระบวนการผลิตแกนกล่องเย็น
2.1 การวิเคราะห์สาเหตุของความพรุนที่รุกราน:
1. สาเหตุของความพรุนที่รุกราน:
- การออกแบบระบบการเทที่ไม่สมเหตุสมผล ส่งผลให้ไอเสียหรือการก่อตัวของกระแสน้ำวนไม่ดี ส่งผลให้ก๊าซกักขังในระหว่างการเท
- ความแน่นของแม่พิมพ์ทรายมากเกินไป ลดการซึมผ่านของแม่พิมพ์
- การระบายก๊าซในแกนทรายไม่เพียงพอหรือการอุดตันของทางเดินอากาศ
- มีความชื้นสูงในทรายขึ้นรูป (แกน) ในระหว่างสภาพอากาศชื้น แม่พิมพ์/แกนกลางสามารถดูดซับอากาศชื้นและทำปฏิกิริยากับเหล็กหลอมเหลว ส่งผลให้เกิดก๊าซจำนวนมากที่ติดอยู่ในช่องแม่พิมพ์
- การปนเปื้อนของส่วนรองรับแกนและแกนเหล็กด้วยน้ำมัน
- มีสารระเหยมากเกินไปในทรายขึ้นรูป
- ปริมาณไนโตรเจนเรซิน (N) สูงในทรายเคลือบ นำไปสู่การสลายตัวของ NH3 และการก่อตัวของก๊าซ N และ H
- การเทไม่สม่ำเสมอ การบรรจุไม่เพียงพอ ส่งผลให้มีก๊าซเข้าจำนวนมาก
- ปริมาณดินเหนียวในทรายขึ้นรูปสูง การซึมผ่านได้ไม่ดี ทำให้เกิด "รูพรุน" บนพื้นผิวของการหล่อ ซึ่งถือเป็นรูพรุนที่รุกรานเช่นกัน
2.2 การวิเคราะห์สาเหตุของความพรุน:
1. ปริมาณก๊าซสูง การกัดกร่อนอย่างรุนแรง และจาระบีบนพื้นผิวที่มากเกินไปในประจุของเตาส่งผลให้ปริมาณก๊าซในเหล็กหลอมเหลวสูงขึ้น
2. การอบแห้งแม่พิมพ์เหล็กหลอมเหลวไม่เพียงพอ
3. การอบแห้งโลหะผสมไม่เพียงพอ
4. ธาตุซิลิคอนและธาตุหายากในประจุของเตาสามารถสร้างรูก๊าซไฮโดรเจนได้อย่างง่ายดาย ในขณะที่อลูมิเนียมหรืออลูมินาสามารถสร้างก๊าซได้
5. อุณหภูมิการเทต่ำ ทำให้ก๊าซที่สร้างขึ้นมีเวลาไม่เพียงพอที่จะขึ้นและหลบหนี
6. การเทไม่คงที่
7. อุณหภูมิทรายที่สูงเกิน 35 องศาหรืออุณหภูมิแกนกลางสูงอาจนำไปสู่การดูดซับความชื้นบนพื้นผิวโพรงแม่พิมพ์และมีปริมาณน้ำมากเกินไปในชั้นผิว
8. ความพรุนของปฏิกิริยา: ก๊าซที่เกิดจากปฏิกิริยาทางเคมีระหว่างองค์ประกอบทางเคมีของเหล็กหลอมเหลวและแม่พิมพ์/แกนแทรกซึมเข้าไปในของเหลว รูพรุนของก๊าซจะเกิดขึ้นในระหว่างกระบวนการทำความเย็นเมื่อก๊าซไม่มีเวลาเพียงพอในการปล่อยออก
9. ปริมาณแมกนีเซียมตกค้างสูง: ปริมาณแมกนีเซียมที่มากเกินไปจะทำให้การดูดซึมไฮโดรเจนของเหล็กหลอมเหลวรุนแรงขึ้น ปริมาณแมกนีเซียมที่ตกค้างมากกว่า 0.05% ในเหล็กหลอมเหลวอาจทำให้เกิดรูพรุนของก๊าซใต้ผิวหนัง เหล็กดัดออสเทนนิติกนิกเกิลสูงที่มีปริมาณแมกนีเซียมตกค้างมากกว่า 0.07% มีแนวโน้มที่จะเกิดรูพรุนของก๊าซใต้ผิวหนัง
10. อุณหภูมิการเทต่ำ
11. ปริมาณกำมะถันสูงในเหล็กหลอมเหลว: เมื่อปริมาณกำมะถันเกิน 0.094% ความพรุนของก๊าซใต้ผิวหนังจะเกิดขึ้น และยิ่งปริมาณกำมะถันสูง ความพรุนของก๊าซใต้ผิวหนังก็จะยิ่งรุนแรงมากขึ้น
12. ปริมาณธาตุหายาก: ปริมาณธาตุหายากที่มากเกินไปจะเพิ่มปริมาณออกไซด์ในเหล็กหลอมเหลว ส่งผลให้นิวเคลียสของฟองสบู่แปลกปลอมเพิ่มขึ้นและความพรุนของก๊าซใต้ผิวหนัง ปริมาณธาตุหายากที่ตกค้างควรได้รับการควบคุมภายใน 0.043%
13. ปริมาณอลูมิเนียม: อลูมิเนียมในเหล็กหลอมเหลวเป็นสาเหตุหลักของความพรุนของก๊าซไฮโดรเจนในการหล่อ เมื่อปริมาณอะลูมิเนียมที่ตกค้างในเหล็กดัดชนิดเปียกอยู่ระหว่าง 0.03% ถึง 0.05% จะเกิดความพรุนของก๊าซใต้ผิวหนัง
14. ความหนาของผนังหล่อ: การหล่อแบบผนังบางและแบบหนามีแนวโน้มที่จะเกิดรูพรุนของก๊าซใต้ผิวหนังน้อยกว่า
15. ปริมาณความชื้นในทรายขึ้นรูป: ด้วยปริมาณความชื้นที่เพิ่มขึ้น แนวโน้มของเหล็กหล่อกลมในการผลิตความพรุนของก๊าซใต้ผิวหนังจึงเพิ่มขึ้น เมื่อปริมาณความชื้นในทรายขึ้นรูปถูกควบคุมต่ำกว่า 4.8% อัตราความพรุนของก๊าซใต้ผิวหนังจะเข้าใกล้ศูนย์
นอกจากนี้ ความแน่นของทรายขึ้นรูปและอุณหภูมิในการเทก็มีบทบาทเช่นกัน
ไอแมกนีเซียมที่ออกมาจากเหล็กหลอมเหลวและแมกนีเซียมซัลไฟด์บนพื้นผิวของเหล็กหลอมเหลวจะทำปฏิกิริยากับไอน้ำในแม่พิมพ์ดังต่อไปนี้: Mg + H2O → MgO + 2[H] และ MgS + H2O → MgO + H2O ก๊าซไฮโดรเจน แมกนีเซียมออกไซด์ และแมกนีเซียมซัลไฟด์ที่เกิดขึ้นสามารถแทรกซึมเข้าไปในการหล่อผ่านพื้นผิวของเหล็กหลอมเหลวได้
3.วิธีการป้องกันข้อบกพร่องที่มีรูพรุน:
1. ทำความสะอาดประจุเตาให้ทั่วเพื่อขจัดปริมาณก๊าซที่มากเกินไป การกัดกร่อนอย่างรุนแรง และจาระบีบนพื้นผิวก่อนใช้งาน
2. ควบคุมอุณหภูมิของเหล็กหลอมเหลวอย่างเคร่งครัดเมื่อนำออกจากเตาและระหว่างการเท หลีกเลี่ยงการเทอุณหภูมิต่ำเกินไป
3. เช็ดเบ้าหลอม ทัพพี และแม่พิมพ์เหล็กหลอมเหลวของเตาจนแห้งสนิท เปิดเตาทัพพีก่อนใช้งาน
4. เปิดเครื่องสารทรงกลมและหัวเชื้อให้ร้อนเพียงพอเพื่อลดปริมาณก๊าซที่เกิดจากธาตุหายากและเฟอร์โรซิลิกอน
5. ออกแบบระบบการเทอย่างเหมาะสมเพื่อให้แน่ใจว่าการระบายอากาศภายในโพรงแม่พิมพ์เป็นไปอย่างราบรื่นและมีการไหลเข้าสู่โพรงอย่างสม่ำเสมอ
6. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าทรายขึ้นรูปมีความแน่นสม่ำเสมอ หลีกเลี่ยงความแน่นมากเกินไป
7. ลดปริมาณดินเหนียวในทรายแกนอย่างเหมาะสมและเพิ่มความสามารถในการซึมผ่านของทราย
8. ตรวจสอบให้แน่ใจว่าแกนทรายมีการระบายอากาศอย่างเหมาะสม และปิดช่องว่างระหว่างแกนทรายเพื่อป้องกันไม่ให้เหล็กหลอมเหลวเข้ามาและปิดกั้นทางเดินอากาศ
9. ตั้งไรเซอร์หรือช่องระบายอากาศไว้ที่จุดสูงสุดของการหล่อ ให้ความสนใจกับการระบายอากาศในระหว่างการเทหล่อขนาดใหญ่
10. เอียงการหล่อเล็กน้อยสำหรับการหล่อแบบแบนขนาดใหญ่ โดยให้รูระบายอากาศอยู่ในตำแหน่งที่สูงขึ้นเล็กน้อยเพื่อความสะดวกในการระบายอากาศ
11. เช็ดให้แห้งและทำความสะอาดลูกปัดและความเย็น ให้แน่ใจว่าปราศจากสนิมและการปนเปื้อนของน้ำมัน
12. ลดความชื้นในทรายขึ้นรูป สร้างช่องระบายอากาศบนพื้นผิวที่แยกส่วน และเพิ่มปริมาณผงถ่านหินที่เติมหากจำเป็น
13. ลดปริมาณสารยึดเกาะอย่างเหมาะสม สำหรับการหล่อขนาดใหญ่ ให้เพิ่มวัสดุที่เพิ่มการซึมผ่าน เช่น ขี้เลื่อย
14. ใช้เม็ดทรายกลมเพื่อเพิ่มการซึมผ่าน
15. ลดปริมาณแมกนีเซียมที่ตกค้างในขณะที่ทำให้เป็นก้อนกลมอย่างเหมาะสม ลดปริมาณกำมะถันในเหล็กหลอมเหลวดั้งเดิมให้เหลือน้อยที่สุด
16. ควบคุมอุณหภูมิทรายและเทโดยเร็วที่สุดหลังจากปิดแม่พิมพ์
17. ใช้แกนทรายแห้งและป้องกันการดูดซับความชื้นภายในแม่พิมพ์ อย่าใช้แกนทรายที่มีการดูดซับความชื้นอย่างรุนแรง
18. ฉีดสเปรย์วัสดุคาร์บอน เช่น น้ำมันแท่งลงบนพื้นผิวแม่พิมพ์เพื่อสร้างบรรยากาศแบบรีดิวซ์ระหว่างเหล็กหลอมเหลวและส่วนต่อประสานของแม่พิมพ์ การโรยผงฟลูออร์สปาร์หรือโซเดียมฟลูออไรด์ในปริมาณเล็กน้อยบนส่วนต่อประสานของแม่พิมพ์เหล็กหลอมเหลวสามารถลดหรือกำจัดความพรุนใต้ผิวหนังได้
19.เพิ่มอุณหภูมิการเทให้เหมาะสมในสภาพอากาศฝนตก
20. ลดการรวมตัวของแมกนีเซียมซัลไฟด์ ใช้เหล็กหมูที่มีกำมะถันต่ำหรือเติมโซดาแอชเล็กน้อยระหว่างการบำบัดแบบทรงกลมเพื่อกำจัดซัลเฟอร์ไดเซชัน หลังจากการทำให้เป็นทรงกลม ให้ร่อนตะกรันหลายครั้งแล้วปล่อยทิ้งไว้สักครู่เพื่อให้ตะกรัน MgS ลอยขึ้นมา
21.ควบคุมอุณหภูมิการเท สำหรับการหล่อแบบผนังบาง อุณหภูมิไม่ควรต่ำกว่า 1,320 องศา สำหรับการหล่อที่มีความหนาของผนังปานกลาง ไม่ควรต่ำกว่า 1300 องศา สำหรับส่วนประกอบที่มีผนังหนา เช่น แผ่นนำ ไม่ควรต่ำกว่า 1280 องศา เหล็กหล่อซิลิคอนโมลิบดีนัมและเหล็กเหนียวออสเทนนิติกนิกเกิลสูงต้องใช้อุณหภูมิที่สูงขึ้นไปอีก
