含硫量過高；澆注溫度過高；冒口頸過大、過短，造成局部過熱嚴(yán)重，或重口太小，補縮不好；鑄件在清理、運輸中，受沖擊過大。防止：控制鐵水化學(xué)成分在規(guī)定的范圍內(nèi)；澆注溫度；合理設(shè)計冒口；鑄件在清理、運輸中避免沖擊。12.氣孔氣孔的孔壁光滑明亮，形狀有圓形、梨形和針狀，孔的尺寸有大有小，產(chǎn)生在鑄件表面或內(nèi)部。鑄件內(nèi)部的氣孔在敲碎后或機械加工時才能被發(fā)現(xiàn)。產(chǎn)生原因：小爐料、銹蝕嚴(yán)重或帶有油污，使鐵水含氣量太多、氧化嚴(yán)重；出鐵孔、出鐵槽、爐襯、澆包襯未洪干；澆注溫度較低，使氣體來不及上浮和逸出；爐料中含鋁量較高，易造成孔；砂型透氣性不好、型砂水分高、含煤粉或有機物較多，使?jié)沧r產(chǎn)生大量氣體且不易排。鑄件在凝固和冷卻中，由于收縮受阻，各部位冷卻速度不同以及組織轉(zhuǎn)變引起 體積變化等原因，不可避免的會在鑄件內(nèi)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。鑄件內(nèi)應(yīng)力會使鑄件在存放、后 序加工及使用中產(chǎn)生裂紋或變形，鑄件的尺寸精度和使用性能，甚至使鑄件報廢。鑄造的定義：是將金屬澆鑄到與零件形狀相適應(yīng)的鑄造空腔中，待其冷卻凝固后，具有一定形狀、尺寸和性能金屬零件毛坯的成型。常見的鑄造有砂型鑄造和精密鑄造，詳細(xì)的分類如下表所示。砂型鑄造：砂型鑄造——在砂型中生產(chǎn)鑄件的鑄造。鋼、鐵和大多數(shù)有色合金鑄件都可用砂型鑄造。由于砂型鑄造所用的造型材料價廉易得，鑄型制造簡便，對鑄件的單件生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)均能適應(yīng)，長期以來，一直是鑄造生產(chǎn)中的基本工藝。精密鑄造：精密鑄造是用精密的造型鑄件工藝的總稱。它的產(chǎn)品精密、復(fù)雜、接近于零件后形狀，可不加工或很少加工就直接使用，是一種近凈形成形的先進(jìn)工藝。常用的鑄造及其優(yōu)缺點1.普通砂型鑄造制造砂型的基本原材料是鑄造砂和型砂粘結(jié)。因此，對于有較大鑄造殘留應(yīng)力的鑄件，尤其是形狀復(fù)雜的大型鑄件，應(yīng)在機械加工 前進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力處理。鑄件在焊補時也會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，因此，焊補后的鑄件也應(yīng)進(jìn)行 內(nèi)應(yīng)力處理。含氫量過高；爐料中帶入的鉻等白口形成元素過多；元素偏析嚴(yán)重；防止：控制化學(xué)成分、碳、硅含量不宜過高；爐襯、包襯要烘干；型砂水分不宜過高；加強爐料，帶入白口化元素。圖15坡口檢查焊接前預(yù)熱規(guī)范要求碳鋼和碳錳鋼鑄鋼件應(yīng)根據(jù)其化學(xué)成分，缺陷的大小和位置進(jìn)行預(yù)熱，如果擬補焊的是重大缺陷，則在補焊前，鑄鋼件應(yīng)進(jìn)行細(xì)化晶粒處理，本次焊補屬于重大缺陷焊補，焊補前對缺陷部位進(jìn)行局部火焰預(yù)熱4h后。在坡口附近70mm范圍內(nèi)測溫，150-200℃開始焊接，焊材規(guī)格鑄鋼件缺陷的焊補應(yīng)采用經(jīng)認(rèn)可的低氫型焊接材料，其焊縫的熔敷金屬應(yīng)具有不低于鑄鋼件母材規(guī)定的力學(xué)性能，在實際操作時，應(yīng)按照焊接工藝評定WPS進(jìn)行選。
甘肅ZG40Mn鑄鋼件圓形料筐常采用的鑄件內(nèi)應(yīng)力處理是自然時效和人工時效。自然時效是將鑄件 平穩(wěn)地放置在空地上，一般放置6-18個月，好經(jīng)過夏季和冬季。大型鑄鐵件，如床 身，機架等一般采用這種時效(8)鑄造(squeezingcasting)鑄造:是使液態(tài)或半固態(tài)金屬在高壓下凝固。流動成形，直接制件或毛坯的，它具有液態(tài)金屬利用率高，工序簡化和等優(yōu)點，是一種節(jié)能型的，具有潛在應(yīng)用前景的金屬成形技術(shù)，直接鑄造:噴涂料，澆合金，合模，加壓，保壓，泄壓，分模，毛坯脫模。復(fù)位,間接鑄造:噴涂料，合模，給料，充型，加壓，保壓，泄壓，分模，毛坯脫模，復(fù)位，可內(nèi)部的氣孔，縮孔和縮松等缺陷,表面粗糙度低，尺寸精度高,可防止鑄造裂紋的產(chǎn)生,便于實現(xiàn)機械化，自動化，應(yīng)用:可用于生產(chǎn)各種類型的合金。如鋁合金，鋅合金，銅合金，球墨鑄鐵等(9)消失模鑄造(Lostfoamcasting)消失模鑄造(又稱實型鑄造):是將與鑄件尺寸形狀相似的石蠟或泡沫模型粘結(jié)組合成模型。。自然時效鑄件尺寸的效果比人工時效好，但周 期長，因此中小鑄件、甚至大鑄件通常都采用人工時效來內(nèi)應(yīng)力。人工時效通 常指對鑄件進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力回火，即將鑄件加熱到塑性變形溫度范圍保持一段時間，使 鑄件各部位溫度均勻化，從而釋放鑄件內(nèi)應(yīng)力，使鑄件尺寸趨于，然后使鑄件在爐內(nèi) 冷卻到彈性變形溫度范圍后出爐空冷。此外，振動時效作為一種鑄件內(nèi)應(yīng)力的 新工藝，由于其能耗和處理成本較低，且在內(nèi)應(yīng)力及保證鑄件尺寸性方面效果 顯著，也越來越受到。故在生產(chǎn)長管形鑄件時可大幅度地金屬充型能力,鑄件致密度高，氣孔，夾渣等缺陷少，力學(xué)性能高,便于制造筒，套類復(fù)合金屬鑄件，用于生產(chǎn)異形鑄件時有一定的局限性,鑄件內(nèi)孔直徑不準(zhǔn)確，內(nèi)孔表面比較粗糙，較差。加工余量大,鑄件易產(chǎn)生比重偏析，應(yīng)用:離心鑄造早用于生產(chǎn)鑄管，在冶金，礦山，交通，排灌機械，，汽車等行業(yè)中均采用離心鑄造工藝，來生產(chǎn)鋼，鐵及非鐵碳合金鑄件，其中尤以離心鑄鐵管，內(nèi)燃機缸套和軸套等鑄件的生產(chǎn)為普遍。(6)金屬型鑄造(gritycasting)金屬型鑄造:指液態(tài)金屬在重力作用下充填金屬鑄型并在型中冷卻凝固而鑄件的一種成型，優(yōu)點:金屬型的熱導(dǎo)率和熱容量大，冷卻速。
否則稱為[冷軋"。壓延是金屬加工中常用的手段，壓力鑄造的實質(zhì)是在高壓作用下，使液態(tài)或半液態(tài)金屬以較高的速度充填壓鑄型(壓鑄模具)型，隨著時間，兩側(cè)逐漸凝固會產(chǎn)生收縮應(yīng)力，兩側(cè)的應(yīng)力會在此缺陷位置集中，但由于鑄件溫度較高。并無較度，在應(yīng)力拉扯情況下，容易開裂，再者，若此位置再有夾砂之類的缺陷，便有了裂紋源，在應(yīng)力集中的情況下，更容易產(chǎn)生熱裂紋，為了避免此位置再次出現(xiàn)裂紋，在后續(xù)的產(chǎn)品生產(chǎn)中在此位置割筋，割筋冷卻速度較快。在一定的時間內(nèi)便會具有較高的強度，可以有效由于應(yīng)力過大產(chǎn)生裂紋的傾向，型腔清潔程度，裂紋源，在此改進(jìn)措施下，該系列船后續(xù)產(chǎn)品在該位置未再次產(chǎn)生裂紋，控。白口鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力退火合金元素含量高的高合金白口鑄鐵，尤其是高硅鑄鐵和高鉻鑄鐵，由于熱導(dǎo)率低和 線收縮率大，鑄件在凝固冷卻后有較大的殘留應(yīng)力，如不及時退火予以，極易在放 置、運輸、加工和使用中自行開裂，所以必須進(jìn)行人工時效。埋在干石英砂中振動造型，在負(fù)壓下澆注。使模型氣化，金屬占據(jù)模型位置，凝固冷卻后形成鑄件的新型鑄造方，掛舵臂鑄鋼件是船舶上使用的重要結(jié)構(gòu)部件，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，截面不規(guī)則，是支撐和懸掛舵結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部件，在使用中要受到較大的彎曲疲勞應(yīng)力，掛舵臂的好壞直接關(guān)系到整艘船舶的建造進(jìn)度和。并影響船舶整個壽命周期的航行安全，近年來，隨著32.5/40萬噸礦砂船，30.8萬噸油船及2.0/2.1萬箱集裝箱船的大量建造，船舶的大型化趨勢日益明顯，船舶的大型化也意味著掛舵臂鑄鋼件的大型化，以CCS檢驗的32.5萬噸礦砂船掛舵臂鑄鋼件為例。單體粗加工交貨狀態(tài)下重量達(dá)到了205噸，所需總鋼水量達(dá)到330噸，使用多達(dá)4爐鋼水澆。
要從具體情況出發(fā)，根據(jù)缺陷的特征、位置、采用的工藝和所用型砂等因素，進(jìn)行綜合分析，然后采取相應(yīng)的技術(shù)措施，防止和缺陷。1.澆不到鑄件局部有殘缺、常出現(xiàn)在薄壁部位、離澆道遠(yuǎn)部位或鑄件上部。殘缺的邊角圓滑光亮不粘砂。產(chǎn)生原因：澆注溫度低、澆注速度太慢或斷續(xù)澆注；橫澆道、內(nèi)澆道截面積小；鐵水成分中碳、硅含量過低；型砂中水分、煤粉含量過多，發(fā)氣量大，或含泥量太高，透氣性不良；上砂型高度不夠，鐵水壓力不足。防止：澆注溫度、加快澆注速度，防止斷續(xù)澆注；加大橫澆道和內(nèi)澆道的截面積；爐后配料，適當(dāng)碳、硅含量；鑄型中加強排氣，型砂中的煤粉，有機物加入量；上砂箱高度。2.未澆滿鑄件上部殘。高合金白口鑄鐵的人工時效工藝，一般是以20-100℃/h 的加熱速度使鑄件升溫到800-900℃，保溫一段時間后以20-50℃ 的冷卻速度隨爐冷卻到100-150℃以下出爐。形狀復(fù)雜和導(dǎo)熱性極差的鑄件，加熱速度和冷卻速度取下限；一般鑄件的加熱 速度和冷卻速度取上限。保溫時間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm）。
以下是實際生產(chǎn)中采用的高硅耐酸鑄鐵件和高鉻鑄鐵件的人工時效規(guī)范。鑄件在金屬型內(nèi)收縮量愈大，取出采用困難，而且鑄件易產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力和裂紋。通常鑄鐵件的出型溫度700～950℃，開型時間為澆注后10～60秒。優(yōu)點：與砂型鑄造相比，金屬型鑄造有如下優(yōu)點：復(fù)用性好，可“一型多鑄”，節(jié)省了造型材料和造型工時。由于金屬型對鑄件的冷卻能力強，使鑄件的組織致密、機械性能高。鑄件的尺寸精度高，公差等級為IT12～I(xiàn)T14；表面粗糙度較低，Ra為6.3m。金屬型鑄造不用砂或用砂少，了勞動條件。缺點及局限性：金屬型的制造成本高、周期長、工藝要求嚴(yán)格，不適用于單件小批量鑄件的生產(chǎn)，主要適用于有色合金鑄件的大批量生產(chǎn)，如飛機、汽車、內(nèi)燃機、摩托車等用的鋁、汽缸體、汽缸蓋、油泵殼體及銅合金的軸瓦、軸套。
毛坯的的成形工藝，應(yīng)用:汽車的發(fā)動機氣缸體，氣缸蓋，曲軸等鑄件(2)熔模鑄造(investmentcasting)熔模鑄造:通常是指在易熔材料制成模樣。在模樣表面若干層耐火材料制成型殼，再將模樣熔化型殼，從而無分型面的鑄型，經(jīng)高溫焙燒后即可填砂澆注的鑄造方案，常稱為[失蠟鑄造"，熔模鑄造工藝流程工藝特點優(yōu)點:尺寸精度和幾何精度高,表面粗糙度高,能夠鑄造外型復(fù)雜的鑄件。且鑄造的合金不受，缺點:工序繁雜，費用較高應(yīng)用:適用于生產(chǎn)形狀復(fù)雜，精度要求高，或很難進(jìn)行其它加工的小型零件，如渦輪發(fā)動機的葉片等，(3)壓力鑄造(casting)壓鑄:是利用高壓將金屬液高速一精密金屬模具型。高硅鑄鐵件（ω（C）=0.3%-0.8% , ω（Si）=14.5%、ω（Mn）=0.3%-0.8%、ω（S）≤0.07%、ω（P）≤0.1%）。簡單的中、小鑄件以100℃/h 的加熱速度升溫至 850℃-900℃，保溫1-2h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻；形狀較復(fù)雜的鑄件，應(yīng)在凝固后冷卻至700℃左右時即出型送入已預(yù)熱到該溫度的退火爐中，然后升溫至780-850℃，保溫2-4h后以30-50℃/h 的冷卻速度隨爐冷卻。而應(yīng)采用雙晶直或斜。相控陣超聲檢測技術(shù)(PAUT)的使用PAUT技術(shù)也被用于32.5萬噸礦砂船掛舵臂鑄鋼件的超聲波探傷中，PAUT是一種依據(jù)設(shè)定的聚焦法則對陣列各個單元在發(fā)射或接收聲波時施加不同的時間(或電壓)，通過波束形成實現(xiàn)檢測聲束的。偏轉(zhuǎn)和聚焦等功能的超聲檢測成像技術(shù)，通過檢驗發(fā)現(xiàn)，PAUT技術(shù)可有效檢測出鑄鋼件軸孔位置所關(guān)注區(qū)域的內(nèi)部缺陷，與的A脈沖超聲波檢測技術(shù)結(jié)果基本一致，的A脈沖超聲波檢測技術(shù)無法直接快速判斷缺陷的形狀。需要與試塊進(jìn)行對比，且探傷結(jié)果無法數(shù)字化儲存,使用PAUT技術(shù)C掃描成像的缺陷檢測，可以更加準(zhǔn)確的判斷缺陷的形狀，鑄件結(jié)構(gòu)方面鑄件的形狀與尺。
煤粉在型砂中的作用和應(yīng)用鑄鐵件濕型砂里常加入一定量的煤粉。故有人稱這種型砂為煤粉砂，加入煤粉主要是為了鑄鐵件的表面，防止鑄件產(chǎn)生粘砂，夾砂等缺陷，其作用原理目前有以下幾種看法:1.煤粉受熱產(chǎn)生大量的還原性氣體，防止鐵液被氧化，或防止金屬氧化物與造型材料發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.煤粉在高溫液態(tài)金屬熱作用下產(chǎn)生大量的氣體，使金屬液與鑄型材料之間和囪?？紫吨械臍怏w壓力猛增，有效地防止液態(tài)金屬的滲入，3.煤粉受熱軟化，結(jié)焦變成膠質(zhì)體，堵塞或砂粒的孔隙，使液態(tài)金屬難以滲入。4.煤粉中的揮發(fā)分在400℃以上的還原性下裂解成光亮碳，它是一種微晶碳或不定型石墨，不被鐵液及其他氧化物，就會形成熱。高鉻鑄鐵件（ω（C）=0.5%-1.0% , ω（Si）=0.5%-1.3%、ω（Mn）=0.5%-0.8%、ω（Cr）=26%-30%、ω（S）≤0.08%、ω（P）≤0.1%）或ω（C）=1.5%-2.2% , ω（Si）=1.3%-1.7%、ω（Mn）=0.5%-0.8%、ω（Cr）=32%-36%、ω（S）≤0.1%、ω（P）≤0.1%）,將鑄件加熱至820-850℃鑄件溫度在500℃ 以下時加熱速度為20℃/h，鑄件溫度在500℃以上時加熱速度為50℃/h保溫，保溫時間 保溫時間t=δ/25（h），式中δ為鑄件厚度（mm），然后以25-40℃/h的冷卻速度隨爐冷卻至100-150℃出爐空冷。所以對砂型四周和底部的出氣孔的位置和距離一定要按照規(guī)定來制作。底部的出氣孔在烘烤以后要用型砂塞好，它們的作用就是在澆注中讓砂型產(chǎn)生的氣體順利的去，如果這些氣體不暢極易鉆入已經(jīng)充滿砂型的鋼水之中造成鑄件氣孔，澆注環(huán)節(jié)也是一個非常重要的節(jié)點，現(xiàn)在用的熱風(fēng)烘烤是一個很好的。熱風(fēng)一定要從澆口里吹入，這樣會把耐火磚面的潮氣趕走，如果從冒口里吹熱風(fēng)，橫澆口里濕氣無法趕走鋼水進(jìn)入時會帶進(jìn)鑄件里，澆注前30分鐘內(nèi)才能拿掉熱風(fēng)，不能時間太長，否則降溫又是一個吸潮的了，控制澆注溫度對氣孔的產(chǎn)生也是很重要的因素之一。溫度對侵入性氣孔和析出性氣孔的的有著非常重要的意義，以前很少做的鑄件探傷檢驗現(xiàn)在成了家常便。
甘肅ZG40Mn鑄鋼件圓形料筐 起模斜度：為了使模樣便于從鑄型中取出，垂直于分型面的立壁上所加的斜度稱為起模斜度。鑄造圓角：為了防止鑄件在壁的連接和拐角處產(chǎn)生應(yīng)力和裂紋，防止鑄型的尖角損壞和產(chǎn)生砂眼，在設(shè)計鑄件時，鑄件壁的連接和拐角部分應(yīng)設(shè)計成圓角。型芯頭：為了保證型芯在鑄型中的定位、固定和排氣，模樣和型芯都要設(shè)計出型芯頭。收縮余量：由于鑄件在澆注后的冷卻收縮，制作模樣時要加上這部分收縮尺寸。優(yōu)點：粘土的資源豐富、價格便宜。使用過的粘土濕砂經(jīng)適當(dāng)?shù)纳疤幚砗螅^大部分均可回收再用；制造鑄型的周期短、工效高；混好的型砂可使用的時間長；適應(yīng)性很廣。小件、大件，簡單件、復(fù)雜件，單件、大批量都可采用；缺點及局限性：因為每個砂質(zhì)鑄型只能澆注一。球墨鑄鐵件內(nèi)應(yīng)力時效處理球墨鑄鐵彈性模量較高且對凝固冷卻速度非常，其鑄件內(nèi)應(yīng)力一般比灰鑄鐵件高1-2倍，與白口鑄鐵相近。因此，對形狀復(fù)雜、壁厚差較大的球墨鑄鐵件，即使無特殊 的熱處理要求，一般也應(yīng)進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時效處理。球墨鑄鐵件的應(yīng)力傾向 比灰鑄鐵小，且與其基體組織有關(guān)，其低溫時效回火的工藝要點是：將鑄件加熱到Ac1以 下溫度保溫一段時間后隨爐冷卻到彈性溫度范圍，于200-250℃出爐空冷。但目前 國內(nèi)鑄造廠家多采用鑄態(tài)球墨鑄鐵工藝生產(chǎn)球墨鑄鐵件，對這類球墨鑄鐵件一般不需要 進(jìn)行內(nèi)應(yīng)力的低溫時效回火處理。對黑色合金鑄件，也只限于形狀較簡單的中、小鑄件。5.低壓鑄造低壓鑄造是指使金屬在較低壓力(0.02～0.06MPa)作用下充填鑄型，并在壓力下結(jié)晶以形成鑄件的。低壓鑄造工藝原理圖：1—保溫室2—坩堝3—升液管4—貯氣罐5—鑄型低壓鑄造的工作原理下圖所示。把熔煉好的金屬液倒入保溫坩堝，裝上密封蓋，升液導(dǎo)管使金屬液與鑄型相通，鎖緊鑄型，地向坩堝爐內(nèi)通入干燥的壓縮空氣，金屬液受氣體壓力的作用，由下而上沿著升液管和澆注充滿型腔，并在壓力下結(jié)晶，鑄件成型后撤去坩堝內(nèi)的壓力，升液管內(nèi)的金屬液降回到坩堝內(nèi)金屬液面。開啟鑄型，取出鑄件。低壓鑄造示意圖優(yōu)點：澆注時金屬液的上升速度和結(jié)晶壓力可以調(diào)。
