小型铸钢件夹杂物金属液热加工金相显微镜

卷入的夹杂物

  以前把从外源引入的大部分夹杂物称为“外来夹杂物”，
这个名称不仅不雅，也无助于很好地描述夹杂物的来源和形成方式
。“卷入”才真正表达了合并机制。“卷入”这个单词才真正引起
了大家对事实的注意，夹杂物通过金属液表面并被包裹在表面氧化
膜内。根据氧化膜的干硬程度或黏性大小和氧化膜包裹的反应速率
与卷入颗粒的反应速率，这些包裹的碎片随后可能成为裂纹或气孔
的萌生源。在卷入过程中，也有可能将金属带入，因此会出现中间
有金属颗粒的卷入夹杂物。碳钢和低合金钢中宏观夹杂物类型的分
布。结果让人非常吃惊，他发现再氧化缺陷(--次氧化)占所有夹杂
物的82％。这些都是我们熟悉的双层膜，这种膜是在钢水从熔炼炉
进入钢包、钢包经过浇注系统进入铸型时由表面湍流造成的。另外
，他还发现有14％的宏观夹杂物是造型材料，我们深知造型材料进
入金属液也发生在卷入过程中，这样就有96％的夹杂物是浇注过程
中卷入的。

  只有约4%的宏观夹杂来源于外部，包括熔渣的带入、耐火
材料颗粒和脱氧产物。
  这个清晰的结果突出了钢水离开熔炼炉和钢包后与外部环
境反应的重要性。浇注过程及钢水通过浇注系统进入砂型的途径，
为炉中添加的脱氧元素提供了反应机会，而脱氧剂旨在减少钢水中
氧含量。未反应的残留脱氧剂还会继续和空气及铸型中的气体反应
。这些观察确认了，由于表面湍流，在浇注过程或浇道中的脱氧剂
与气体的反应具有压倒性的影响，这些反应缺陷足以毁掉铸件。
  对于小型铸钢件，好的浇注系统通常不是问题。对于大型
铸钢件，就另当别论了，因为金属液必须经受很高的流速，这种现
象部分是由于采用底漏钢包造成的，部分是采用又垂直又高的浇道
造成的。
  以前使用相当差的浇注系统，普遍认为钢水会高速冲击铸
型壁耐火材料。并不明智的解决办法是浇注系统中普遍使用预制成
型的耐火材料直管和弯管。这种标准形状的直管和弯管的连接，意
味着不能很容易地获得很好的带有锥度(渐缩)的直浇道，导致很多
气体进入浇道金属液中。横浇道中混乱的表面湍流，还有型腔金属
液中上升气泡的破裂而产生的泡沫和金属液飞溅，表明二次氧化产
物问题是一个自发产生的后果。
  一般的铸钢车间经常会出现这样的情况，修补铸件的焊接
工人要多于铸造工人，这种令人遗憾的情形是由于浇注过程中出现
的表面湍流造成的。即便如此，应该承认这样的结论很容易得到，
但很难对它有所作为。因为还不太容易为钢件铸造提供一个很好的
充型系统。这个困难已经在第二卷中提到，在那里还推荐了较好的
充型系统，浇注系统前端采用砂型浇口杯(一个合理的浇口杯和带
锥度的直浇道组合很少会遭到钢水的破坏)，其他部分采用可接受
和便利的陶瓷管。下面，我们将讨论一下目前不合理浇注系统带来
的问题。

(本文由上海光学仪器厂编辑整理提供, 未经允许禁止复制http://www.sgaaa.com)