开讲啦——球墨铸铁夹渣形成、检测和改善（下）

埃肯硅产品 2020-09-07 17:14

埃肯铸造将继续对《球墨铸铁夹渣形成、检测和改善概述》进行技术探讨，并就铸件夹渣物的检测提出建议。

如果您还有其他关于球墨铸铁夹渣的问题，欢迎联系埃肯铸造。我们期待与您共创更优质的铸造产品，一路同行，有“埃”相随！

5. 铸件夹杂物检测

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一般铸件的检测可简单分为两类，一类为非破坏性试验检测，另一类为破坏性试验检测。对于铸件夹杂物检测，非破坏性检测一般为目视外观检测、UT、RT、MT检测。破坏性实验检测一般可以用光学显微镜、扫描电镜/能谱等方式检测。

对于铸铁外观检测，目前主要参考评判的标准是《ISO 11971铸钢件表面目测检查》，其中对于夹杂物外观检查评判的标准主要为法国铸造工业标准化所（BNIF）和英国铸钢研究和贸易协会（SCRATA）的标准比较样块。目前，比较常用的为SCRATA标准比较样块，其中对夹杂物缺陷评判分为B1、B2、B3、B4和B5五个等级。表面夹渣缺陷宏观形貌如图24^[15]和25^[12]所示。

图24 典型的表面夹杂物

图25 体式显微镜下球墨铸铁件表面夹杂物形貌

其它可用于球墨铸铁无损检测的方法有X射线无损检测，主要用于小型球墨铸铁件，如汽车类零部件的检测。另外还有磁粉检测和超声波检测，多用于大型铸件，如风电类球墨铸铁件。

对于大型铸铁件，特别是如海上风力发电机组用的对强度、韧性和疲劳强度都具有高要求的风电球墨铸铁铸件，目前条件下基本不可能用全面检测的方法（如RT无损检测）因此，超声检测是目前在大型厚大球墨铸件上进行无损检测体积缺陷的唯一方法。更接近于表面且具有体积形式的浮渣 “Dross” 便是这类铸件中比较典型的缺陷。对于这类铸件除超声检测之外，还可以应用磁粉检测、漏磁检测、微磁检测等方法，目前最常用的为超声无损检测和磁粉检测^[16-17]。浮渣团簇的表面厚度可达几厘米，同时缺陷的深度可以从背面进行检测。如果铸件壁厚是已知的，浮渣层的厚度就可以很容易确定。图26和27所示为应用这两种方法对浮渣 “Dross” 进行检测的情况。

图26 浮渣磁粉检测

图27 浮渣深度超声检测

埃肯上海实验室用扫描电镜/能谱对这类缺陷进行了分析研究，如图28、29、30、31和32所示^[12]。

图28 浮渣的扫描电镜形貌

当然不同铸造厂，不同的球化浇注工艺，最终的浮渣情况也不一样，也要具体情况具体分析。

6. 结语

通过对炉内铁水、铁水处理过程、浇注过滤系统各个过程渣产生和形成的情况进行的阐述可以看出，球墨铸铁生产过程中渣产生的环节是比较多且比较复杂的。因此，在实际生产当中，铸件中渣的情况分析、判定、改善需要具体问题具体分析，不能一概而论。

通过本文的概述，我们大致可以从以下几个方面对球墨铸铁中的渣进行改善：

1 相对较为纯净的炉料可以减少炉内渣的产生，炉料渣量多少的依次顺序为高纯生铁、有要求的废钢和回炉料。当然，一些辅助材料如增碳剂、碳化硅也会影响渣的产生，需要对这些材料的纯度进行综合考虑。

2 不同的球化方式对渣的产生有不同的影响，不同配方成分的球化剂和包芯线对球化过程中的渣量有较大影响，选用不同种类的孕育剂对渣产生也有较大的影响。埃肯认为在达到球化要求的前提下，镁含量越低越好，同时，球化剂和包芯线需要根据客户对渣的不同要求进行定制生产。而孕育剂我们建议选用少量的如埃肯高效孕育剂作为包内孕育剂。若辅以埃肯高效随流孕育剂，则可以仅添加少量甚至不加一次孕育剂，便可得到同等甚到更好的金相组织。

3 通过合理的浇注系统设计，降低充型过程中因卷气、紊流造成铁水的氧化形成的夹渣以及减少铁水冲砂蚀形成的夹渣。

4 使用过滤系统也能阻止和减少型外渣进入型腔，从而减少最终铸件中的夹渣。

5 铸件中有夹渣缺陷时，对夹渣进行准确的定性分析，对后续解决方案有至关重要的作用。

作为领先的铸造材料供应商，埃肯通过创新定制化的高质量产品以及强大的技术服务与支持能力，愿和客户一起为减少铸件夹渣而努力。

参考文献：

1. Maurizio Bronzato.: “Fatigue inDuctile Iron”, Elkem China Seminar Presentation,2019.

2. Anna Regordosa，Nu´ria Llorca-Isern, International Journal of Metalcasting, American Foundry Society, Volume 10, Issue 4, pp421-425,2016.

3. Rio TintoIron & Titanium Inc.: “Ductile Iron Data for Design Engineers”.

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5. Svein Oddvar Olsen, Torbjørn Skaland, Cathrine Hartung, Elkem ASA, Foundry Products Division, Norway.

6. Ir GHenderieckx, Gietech BV.: “Solidification Mechanism Ductile Iron”, April 2008.

7. Anna Regordosa，Nu´ria Llorca-Isern, International Journal of Metalcasting, American Foundry Society, Volume 10, Issue 4,pp435-451, 2016.

8. 埃肯铸造微信公众号：“提升管件球化率、降低夹渣倾向。”

9. John R.Brown.: “Foseco Ferrous Foundryman’s Handbook”，Published2000.

10. Maurizio Bronzato.: “Elkem Shanghai Lab Analysis2019”.

11. Seyyed Hojjat Majidi and Christoph, International Journal of Metalcasting, AmericanFoundry Society, Published Online 23th Oct. 2018.

12. Maurizio Bronzato.: “Elkem Shanghai Lab Analysis 2018”.

13. B. Sirrell,M. Holliday, and J. Campbell.: “Benchmark Testing the Flow and Solidification Modeling of Al Castings”.

14. J. Campbell, The Minerals, Metals &Materials Society and ASM International 2009.vol.40B, pp.454.

15. American Foundrymen’s Society, AFS Casting Defects, Inc.Des Plaines, IL 60016, Reprinted1998,pp.16.

16. DIN,Deutsches Institut für Normung e.V.: Gießereiwesen - Ultraschallprüfung. DIN EN12680-3, Teil3: Gussstücke aus Gusseisen mit Kugelgraphit Berlin, Beuth, 201202. - Normnr. DIN EN 12680-3, 2012

17. JochenH. Kurz, Maryam Manavipour, Melanie Kopp, Dietmar Bruche, Sergey Pudovikov,Ralf Tschuncky, Klaus Szielasko，Fraunhofer-Institutefor Nondestructive Testing, Saarbrücken, Germany