Какие проблемы возникают при литье в песчаные формы, если содержание серы слишком велико?

Литье в песчаные формы — широко используемый процесс обработки металлов давлением в современной промышленности, однако на качество отливок часто влияет множество факторов. Среди них содержание серы является важнейшим параметром, который нельзя упускать из виду. Сера, как примесный элемент, может отрицательно повлиять на характеристики и структуру отливок, если не контролировать ее должным образом в процессе литья. В этой статье будут проанализированы конкретные последствия высокого содержания серы при литье в песчаные формы, а также изучены основные причины и возможные решения.

Основные проблемы, вызванные высоким содержанием серы

1. Деградация графита (применимо к ковкому чугуну и серому чугуну)

В ковком чугуне и сером чугуне сера препятствует нормальному зародышеобразованию и росту графита, что приводит к изменению морфологии графита:

• В ковком чугуне высокое содержание серы подавляет действие агентов, образующих шаровидные образования (таких как магний), в результате чего графит принимает неправильную форму, например, чешуйчатую или червеобразную форму, а не идеальную сфероидальную форму. Это существенно снижает прочность и вязкость материала.
• В сером чугуне высокое содержание серы приводит к неравномерному росту чешуйчатого графита и появлению неровных краев, что влияет на теплопроводность и механические свойства материала.

2. Повышенная склонность к горячему растрескиванию.

Сера снижает текучесть расплавленного металла и его способность сжиматься во время затвердевания, что может привести к образованию горячих трещин внутри отливки. Эта проблема особенно заметна в сложных конструкциях или отливках с различной толщиной стенок.

3. Образование сульфидных включений.

Высокое содержание серы реагирует с другими элементами металла, такими как железо и марганец, с образованием сульфидных включений. Эти включения создают слабые границы раздела в отливке, снижая механические свойства, такие как прочность на разрыв и ударная вязкость.

4. Проблемы с качеством поверхности.

Избыток серы может привести к появлению шероховатых поверхностных дефектов или микроотверстий в отливке. Это происходит, когда сернистый газ, захваченный во время охлаждения, не может выйти с поверхности отливки.

5. Повышенная хрупкость

Сера имеет тенденцию сегрегировать по границам зерен, образуя сульфидные фазы с низкой температурой плавления, которые снижают ударопрочность и пластичность отливки, делая ее более хрупкой и склонной к разрушению.

Механизм воздействия

Воздействие серы в основном проявляется следующим образом:

1.Химические реакции:

Сера реагирует с другими элементами металла (такими как магний, железо и марганец) с образованием нежелательных фаз, таких как сульфид магния и сульфид железа.

2. Газовые эффекты:

При высоких температурах сера существует в виде сероводорода, что влияет на текучесть расплавленного металла и заполнение полости формы.

3. Разделение по границам зерна:

Сера имеет тенденцию накапливаться на границах зерен, изменяя прочность и свойства границ зерен, тем самым снижая общие характеристики материала.

Решения

1. Строгий контроль качества сырья.

Выбирайте сырье с низким содержанием серы и проводите испытания состава перед загрузкой печи.

2. Использование десульфурирующих агентов.

Добавляйте подходящие десульфурирующие агенты, такие как магний, кальций или барий, во время процесса плавки, чтобы уменьшить количество остатков серы.

3.Оптимизация процесса плавления.

Повысьте температуру плавления и обеспечьте равномерное перемешивание во избежание образования сульфидных включений.

4. Использование улучшенных материалов для песчаных форм.

Убедитесь, что смесь формовочного песка подобрана правильно, чтобы предотвратить выделение серосодержащих газов из формы и негативное влияние на качество отливки.

5.Онлайн-мониторинг и анализ

Используйте такие методы, как спектроскопия, для мониторинга содержания серы в режиме реального времени, гарантируя, что оно остается в допустимых пределах.

В литье в песок сера является «палкой о двух концах». Хотя это может помочь улучшить определенные свойства в некоторых специализированных процессах, высокое содержание серы обычно вызывает серьезные проблемы. Строго контролируя сырье, оптимизируя процессы и проводя мониторинг в режиме реального времени, литейные предприятия могут эффективно смягчить неблагоприятное воздействие серы и улучшить качество отливки. Это не только помогает удовлетворить запросы клиентов на высокопроизводительную продукцию, но и повышает конкурентоспособность предприятия на рынке.