Причины крупного зерна в отливках во время производства

Крупные зерна в отливках — распространенное, но нежелательное явление, которое напрямую влияет на механические свойства и срок службы отливок. Понимание причин появления крупного зерна имеет решающее значение для оптимизации производственных процессов и улучшения качества отливки. Основываясь на многолетней производственной практике и ссылках на соответствующие материалы, автор исследует возможные причины появления крупных зерен в отливках с разных сторон.

1. Влияние состава сплава

• Чрезмерное содержание углерода: Высокое содержание углерода в стальных отливках может привести к выделению карбидов, снижению скорости зародышеобразования и ускорению роста зерна.
• Недостаточное количество легирующих элементов: Микроэлементы, такие как титан и ванадий, помогают очищать зерна. Недостаток этих элементов может привести к образованию грубых зерен.
• Влияние примесей: Примеси, такие как сера и фосфор, образуют отдельные зоны с низкой температурой плавления, что приводит к локальному укрупнению зерна.

2. Неправильный контроль скорости охлаждения.

• Медленное охлаждение: более медленная скорость охлаждения дает зернам больше времени для роста, что приводит к более грубой структуре.
• Неравномерные градиенты охлаждения: Различия в скорости охлаждения по секциям могут привести к появлению локализованных крупных зерен.
• Несовершенная конструкция пресс-формы: Неравномерная теплопроводность формы или неправильный контроль температуры в формах могут косвенно способствовать неравномерному охлаждению.

3. Перегрев или длительное время плавления.

• Чрезмерная температура плавления: Более высокие температуры способствуют росту зерен и могут сжигать микроэлементы, уменьшая количество мест зародышеобразования.
• Длительное время выдержки: Длительные периоды выдержки дают зерну больше времени для роста, особенно без достаточного перемешивания.

4. Другие проблемы процесса кастинга

• Чрезмерная температура предварительного нагрева пресс-формы: Высокие температуры предварительного нагрева замедляют охлаждение, что приводит к образованию крупных зерен.
• Быстрая скорость заливки: Быстрое разливание может вызвать турбулентность, уменьшая зародышеобразование и образуя крупнозернистые области.
• Необработанные металлургические дефекты: Включения и газовая пористость уменьшают плотность эффективных мест зародышеобразования, способствуя образованию более крупных зерен.

5. Отсутствие очистки зерна.

• Отсутствие зерноперерабатывающих предприятий: Такие элементы, как бор, стронций и марганец, эффективно измельчают зерна, а их неправильное использование или отсутствие использования может привести к получению более грубых зерен.
• Недостаточное перемешивание: Плохое распределение рафинирующих агентов или скопление частиц в расплаве может ухудшить измельчение зерна.

6. Неправильная термическая обработка.

• Чрезмерная температура или продолжительность отжига: Рост зерна происходит во время термической обработки, а чрезмерная обработка усугубляет укрупнение зерна.
• Неконтролируемое быстрое охлаждение и медленный нагрев: Если скорость охлаждения и нагрева плохо контролируется, зерно может вырасти ненормально.

Причины появления крупных зерен связаны с сочетанием состава материала, конструкции процесса, оборудования и методов эксплуатации. Решение этих проблем требует тщательного анализа и поэтапного устранения. Контролируя состав сплава, оптимизируя скорость охлаждения, точно управляя температурой и продолжительностью плавления, разрабатывая более эффективные процессы литья и применяя передовые методы измельчения зерна, можно эффективно минимизировать образование крупных зерен, повышая общие характеристики отливок.