铸件中非金属夹杂物过分集中而形成渣孔或砂眼,严重时可使铸件报废。
非金属夹杂物可在金属熔炼、浇注及铸件的凝固过程中形成,按其来源分为:
(1)外生夹杂物:金属在熔炼、浇注过程中,因与炉壁、焦炭中的灰分,造渣剂、浇包、铸型等外界接触,发生物理的或化学的作用而带入的各种非金属夹杂物,都可看作外生(来)夹杂物。外生夹杂物尺寸较大,分布集中。
(2)内生夹杂物:金属液内部及凝固进程中形成的非金属夹杂物。例如,铁碳合金中一般溶有一定硫,在液态或凝固过程中形成FeS、MnS等夹杂物。此外,因脱氧,去气和变质处理而产生的夹杂物,通常也作为内生夹杂物。
应该指出,铸铁中的石墨,钢铁中的氮化物、碳化物、磷化物和硼化物习惯上不作为夹杂物,而视为组成相。
(一)浇注完毕前形成的非金属夹杂物
有人把浇注前,即金属熔炼及炉前处理过程中形成的夹杂物叫做一次(初生)夹杂物;有的主张,在主要凝固相形成前析出的夹杂物称为初生夹杂物。为统一起见,这里把型腔充满前形成的夹杂物称为一次(初生)夹杂物,它包括熔炼、型内外的处理及充型过程中形成的非金属夹杂物,而把充型后形成的夹杂物称为二次夹杂物。(www.xing528.com)
(二)凝固过程中产生的非金属夹杂物
这类夹杂物通常非常微小而分散(在铁合金中小到0.1~5μm)。合金液在凝固过程中,由于溶质再分配的结果,液相中溶质元素越来越富集,出现偏析液相。这些枝晶间的偏析液相达到过饱和的程度时,就会析出非金属夹杂物。这些微小的夹杂物可能被凝固在晶内,也可能被推至晶界。这类非金属夹杂物又叫偏析夹杂物。
图10-4为MnS在钢中的不同形态。Ⅰ型(为球状)和Ⅲ型(多面体形)分布在晶内,Ⅱ型(枝晶间杆状)分布于晶界,它们都属于微观偏析夹杂物;分布在局部区域的夹杂物,如分布在铸件上部及靠近冒口区的各种硅酸盐的复杂化合物,一般是不规则形状的宏观夹杂物。
图10-4 钢中MnS夹杂的三种形态
(a)Ⅰ型(球形);(b)Ⅱ型(枝晶间杆状);(c)Ⅲ型(多面体结晶形)
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