金属熔炼与铸锭 第十一讲 铸锭常见缺陷分析共41页
铸锭缺陷 PPT课件
(5 )偏析瘤 是一种严重的反偏析现象，通常在铸锭的表面出现偏析瘤。
Melting & casting
枝 晶
出 现 间 隙
锡 偏 析 瘤
铸 模
铸 模
(a)－形成枝晶 (b)－出现间隙
铸 模
(c)－富锡熔体外溢
锡青铜中偏析瘤的形成 过程
(6 )防止偏析的方法 偏析是凝固过程中溶质再分布的结果。因此，一切能使成分均匀化和晶 粒 细化的方法，均有利于防止或减少偏析。 基本措施有： 增大冷却强度， 搅拌，变质处理，采用短结晶器，降低浇注温度，加强 二次水冷，使液穴浅平等。
Melting & casting
晶界偏析形成过程示意图
(3) 比重偏析
其形成原因是： （a）液相分层； （b）固相与液相比重不同。
Melting & casting
(4) 正偏析与反偏析 其形成原因是： （a）溶质分配系数K的不同， K<1时，后结 晶的固相溶质含量高，出现反偏析； （b）K>1时，后结晶的固相溶质含量低，出 现正偏析； （c）同时，与粗大的枝状晶有关。
热裂是在凝固收缩开始温度至非平衡固相线温度范围内形成的。热裂形成机理 主要有液膜理论、强度理论及裂纹形成功理论。
(a)液膜理论 凝固末期晶间残留的液膜 受铸锭收缩影响，液膜在拉应 力作用下被拉伸，当拉应力或 拉伸量足够大时，液膜就会破 裂，形成晶间热裂纹。
液膜理论示意图
(b)强度理论 强度理论认为，合金在线收缩开始温度至非平衡固相点间的有效结晶温度范 围，强度和塑性极低，故在铸造应力作用下易于热裂。
(1) 金属的凝固收缩 收缩的分类：包括凝固前的液态收缩、由液态变为固态的凝固收缩及凝固后的固态 收缩。 液态收缩率为1~2%、凝固收缩率为2~7%、固态收缩率为5~9%。
铸件常见缺陷和处理
铸件常见缺陷、修补及检验一、常见缺陷1.缺陷的分类铸件常见缺陷分为孔眼、裂纹、表面缺陷、形状及尺寸和重量不合格、成份及组织和性能不合格五大类。
(注：主要介绍铸钢件容易造成裂纹的缺陷)1.1孔眼类缺陷孔眼类缺陷包括气孔、缩孔、缩松、渣眼、砂眼、铁豆。
1.1.1气孔：别名气眼，气泡、由气体原因造成的孔洞。
铸件气孔的特征是：一般是园形或不规则的孔眼，孔眼内表面光滑，颜色为白色或带一层旧暗色。
(如照片)气孔照片1产生的原因是：来源于气体，炉料潮湿或绣蚀、表面不干净、炉气中水蒸气等气体、炉体及浇包等修后未烘干、型腔内的气体、浇注系统不当，浇铸时卷入气体、铸型或泥芯透气性差等。
1.1.2缩孔缩孔别名缩眼，由收缩造成的孔洞。
缩孔的特征是：形状不规则，孔内粗糙不平、晶粒粗大。
产生的原因是：金属在液体及凝固期间产生收缩引起的，主要有以下几点：铸件结构设计不合理，浇铸系统不适当，冷铁的大小、数量、位置不符实际、铁水化学成份不符合要求，如含磷过高等。
浇注温度过高浇注速度过快等。
1.1.3缩松缩松别名疏松、针孔蜂窝、由收缩耐造成的小而多的孔洞。
缩松的特征是：微小而不连贯的孔，晶粒粗大、各晶粒间存在明显的网状孔眼，水压试验时渗水。
(如照片2)缩松照片2产生的原因同以上缩孔。
1.1.4渣眼渣眼别名夹渣、包渣、脏眼、铁水温度不高、浇注挡渣不当造成。
渣眼的特征是：孔眼形状不规则，不光滑、里面全部或局部充塞着渣。
(如照片3)渣眼照片3产生的原因是：铁水纯净度差、除渣不净、浇注时挡渣不好，浇注系统挡渣作用差、浇注时浇口未充满或断流。
1.1.5砂眼砂眼是夹着砂子的砂眼。
砂眼的特征是：孔眼不规则，孔眼内充塞着型砂或芯砂。
产生的原因是：合箱时型砂损坏脱落，型腔内的散砂或砂块未清除干净、型砂紧实度差、浇注时冲坏型芯、浇注系统设计不当、型芯表面涂料不好等。
1.1.6铁豆铁豆是夹着铁珠的孔眼、别名铁珠、豆眼、铁豆砂眼等。
铁豆的特征是：孔眼比较规则、孔眼内包含着金属小珠、常发生在铸铁件上。
铝合金铸锭主要缺陷特征、形成原因及防止、补救方法
铝合金铸锭主要缺陷特征、形成原因及防止、补救方法1、化学成份不合格▲缺陷特征及发现方法最终分析结果主要合金元素或杂质含量超标●形成原因1、配料中宜烧损元素取值不合适或计算有误；2、中间合金不符合标准；3、清炉、洗炉不彻底残留有上炉的铝合金及杂质；4、不同合金料相混；5、加镁后停留时间过长，并且无覆盖剂保护、使合金液氧化烧损严重；6、没有彻底搅拌，成分不均匀，导致取样不能反应出真实情况；7、炉前分析不正确。
★防止办法及补救措施1、在配料中，易烧损元素取技术标准上限或经验烧损值的上限，并经过仔细校对，；2、选用符合标准的成分分析值准确的中间合金配料；3、转炉前彻底清炉、洗炉，清洗浇包及工具；4、检查和鉴定炉前分析仪表是否有故障，如有故障，应送有关计量部门或出产厂家或其他维修站修复鉴定；5、严禁加镁后停留时间超过十分钟，并用保护性覆盖剂；6、按分析化验取样技术要求规定取样，取样前要充分搅拌合金液；7、严禁使用混装的废料和不明成份的炉料。
2、气孔▲缺陷特征及发现方法铸锭表面或内部出现的大或小的孔洞，形状比较规则；有分散的和比较集中的两类；在对铸锭作外观检查或机械加工后可发现。
●形成原因1、炉料带水气，使熔炉内水蒸气浓度增加；2、熔炉大、中修后未烘干或烘干不透；3、合金液没有覆盖保护或过热；4、熔炉、浇包工具等未烘干；5、浇注时合金液流动不连续平稳、产生涡流，卷入了气体；6、合金液精去气不充分；7、煤、煤气及油中的含水量超标。
★防止办法及补救措施1、严禁把带有水气的炉料装入炉中，装炉前要在400度左右温度下烘烤2H；2、严格按工艺对大修、中修后的炉子进行烘烤；3、熔化前按工艺要求对熔炉、浇注工具、熔剂等进行烘烧，然后才可使用；4、选用合适的精炼方法和效果好的精炼剂充分精炼合金液，精炼后加覆盖剂保护。
如果精炼后静置时间超过6H，则要进行二次精炼方可浇注或使用；5、控制浇注时液流连续均匀地浇注，未注完锭模不要中断；6、使用含水量符合要求的煤或煤气、油等燃料熔化合金液。
有色金属熔炼与铸锭 ppt课件
二、金属氧化的动力学方程
平面金属的氧化速度可用氧化膜厚度随时间的变化来表示：
1.温度、面积一定，内扩散速度： (dx/dt)=D/x * (CO2-C´O2)
2.结晶化学反应速度： (dx/dt)=K CO2
两阶段速度相等可求得：1/D*x*dx+1/K*dx= CO2*dt t为时间
二、熔炼温度 温度升高，氧化速度加快 如，4000C以下，氧化铝膜强度高，线膨胀系数与铝接近，膜保护良好 （抛物线规律），但高于5000C则按直线氧化规律，7500C时易于断裂
三、炉气性质 存在诸如O2、H2O、CO2、CO、H2、CmHm、SO2、N2等气体 体系对金属是 氧化性还是还原性或中性应视具体情况而定 金属的亲和力大于C、H与氧的亲和力则含有CO2、CO或H2O的炉气就会 使其氧化
影响氧化烧损的因素及降低氧化烧损的方法
影响金属氧化烧损的因素：
一、金属及氧化物的性质
纯金属氧化烧损取决于金属与氧的亲和力和金属表面氧 化膜的性质 Mg、Li与氧亲和力大，而且a<1，氧化烧损大 Al、Be 与氧亲和力大，但a>1，氧化烧损小 Au、Ag、Pt与氧亲和力小，a>1，故很难氧化
例外情况：a>1，但线膨胀系数与基体金属不相适应则 易产生分层，断裂而脱落—显然也属于易氧化烧损金属
铸锭的凝固传热： 1）金属性质 2）锭模和涂料性质 3）浇注工艺（浇注温度、浇注速度、冷却强度）
●绝热模（如砂模）中 铸锭凝固时的温度分布：
●铸锭凝固以凝壳热阻为主时（如水冷模）的温度分布
●铸锭凝固以界面热阻为主时（如水冷模）的温度分布
影响凝固传热的因素:
铸造与熔炼相关的主要缺陷PPT课件
裂纹案例分析
总结词
裂纹是铸造和熔炼过程中常见的一种缺陷， 它通常是由于金属液冷却过程中产生的收缩 应力超过了材料的强度极限而形成的。
详细描述
裂纹的形成与多种因素有关，如金属液的收 缩率、铸件的结构设计、浇注温度和浇注速 度等。如果金属液的收缩率过大，或者铸件 结构设计不合理，就可能导致裂纹的形成。 裂纹的存在会对铸件的性能产生严重影响，
谢谢观看
夹渣产生原因及防止措施
夹渣产生原因
01
02
金属液中存在杂质或氧化物，未及时清除。
浇注时金属液与模具接触面形成“薄膜”， 导致杂质或氧化物夹带在铸件中。
03
04
防止措施
控制金属液中的杂质和氧化物含量，及时 清除。
05
06
浇注时保持金属液与模具接触面的清洁， 避免形成“薄膜”。
裂纹产生原因及防止措施
熔炼的定义与特点
定义
熔炼是一种将金属加热至熔化状态，去除杂质和气泡，然后倒入模具中形成所需 形状的工艺。
特点
熔炼可以获得纯净的金属材料，具有较高的力学性能和耐腐蚀性能。熔炼过程中 ，高温熔融状态下的金属容易发生氧化和吸气，可能导致零件出现气孔、夹渣等 缺陷。
铸造与熔炼的关系
• 关系：铸造和熔炼都是金属加工工艺，二者在生产过程中存在 一定的联系和区别。熔炼是铸造的原材料制备过程，铸造则是 熔炼的后续加工过程。通过合理的工艺控制和材料选择，可以 降低缺陷的产生，提高零件的质量和性能。
缩孔案例分析
总结词
缩孔是铸造和熔炼过程中常见的一种缺陷，它通常是由 于金属液在冷却过程中产生的收缩未能得到有效的补充 而形成的。
详细描述
缩孔的形成与多种因素有关，如金属液的收缩率、铸件 的结构设计、浇注温度和浇注速度等。如果金属液的收 缩率过大，或者铸件结构设计不合理，就可能导致缩孔 的形成。缩孔的存在会对铸件的性能产生严重影响，如 降低强度、增加脆性等。
变形铝及铝合金铸锭组织缺陷11
变形铝及铝合金铸锭组织缺陷一、概述随着工业的发展，铝合金材料不仅在航空，航天领域占有重要地位，而且在汽车，电力，民用产品等各领域的应用也越来越广泛。
铝合金材料在冶炼，铸造，加工过程中与其它金属材料一样，往往会因工艺参数的波动，操作方法的变化，原辅材料的更换等外界条件的影响，而产生宏观和微观的组织缺陷导致产品的质量下降。
铝合金在冶炼过程中会吸入气体产生氧化物，铸造过程中会产生夹渣，气孔，白点，疏松，裂纹，偏析等缺陷。
铝合金显微组织中的偏析，各种脆性化合物的存在都对材料性能有较大影响。
在工业生产中虽经严格的检验，但仍会有极少量缺陷遗留进入后续工业生产领域，这些缺陷的存在，严重影响了材料性能，降低了使用材料的安全性。
2 铝合金的力学性能不但与化学成分、宏观组织、微观组织、晶体结构和晶体缺陷等紧密相关。
也受到生产方法，加工工艺及使用环境等因素的影响。
金相工作的任务就是要研究这些内在联系，以指导材料的生产和使用。
所以研究铝合金生产过程中产生的各种缺陷，分析铝合金材料使用过程中出现的质量问题，分析材料失效的原因和影响因素，避免铸锭组织缺陷的产生，掌握各种组织缺陷的特征，性质及形成原因，正确识别判断，有针对性的解决生产中出现的各类问题，从而改进生产工艺，提高产品性能与质量，延长材料使用寿命。
达到节约材料，提高经济效益的目的。
3铸锭材料中的组织缺陷与内部构造是相当复杂的，使用不同的仪器和方法进行研究，其认识的深度是不同的。
宏观组织检查的范围大，是铝及铝合金铸锭，加工制品进行质量控制常用的一中方法。
而显微检查范围较小，生产中主要用于显微组织过烧的检查，相分析等，超声波，涡流探伤分别可对铸锭和加工制品进行无损检测，但也存在一定弱点，即对合金中的缺陷种类，性质不易做出准确识别。
对有特殊要求或重要用途的铝合金材料组织的检验，可同时采用几种检测方法，达到互相补充的目的，必要时可采用现代金相技术，使用扫描电子显微镜，电子探针等检测手段。
铸件缺陷分析课件(PPT 72张)
第一节
铸件缺陷分类
铸件缺陷种类繁多，形貌各异，各地对缺陷的称谓 和名词术语不一，为了规范和统一，国家已制订专业 标准。在GB/T5611-1998《铸造名词术语》中将铸造 缺陷分为八类100余种，见表11-1。
表11-1 铸件缺陷的分类（GB/T5611-1998）
类别 序号 1-1 名 称 特 征 飞翅（飞边） 垂直于铸件表面上厚薄不均匀的薄片状金属突起物， 常出现在铸件分 型面和芯头部位 铸件表面上刺状金属凸起物。 常出现在型和芯的裂缝处， 形状极不规 则。呈网状或脉状分布的毛刺称脉纹 铸件表面渗出来的金属物。 多呈豆粒状， 一般出现在铸件的自由表面 上， 例如明浇铸件的上表面、 离心浇注铸件的内表面等。 其化学成分与 铸件金属往往有差异 因砂型 （芯） 起模时部分砂块粘附在模样或芯盒上所引起的铸件相应 部位多肉 砂型或砂芯表面局部型砂被金属液冲刷掉， 在铸件表面的相应部位上 1-5 冲砂 形成的粗糙、 不规则的金属瘤状物。 常位于浇口附近， 被冲刷掉的型砂， 往往在铸件的其它部位形成砂眼 砂型或砂芯的局部砂块在机械力作用下掉落， 使铸件表面相应部位形 1-6 掉砂 成的块状金属突起物。 其外形与掉落的砂块很相似。 在铸件其它部位则 往往出现砂眼或残缺 1-7 1-8 胀砂 抬型（抬箱） 铸件内外表面局部胀大，重量增加的现象。由型壁退移引起 由于金属液的浮力使上型或砂芯局部或全部抬起、 使铸件高度增加的 现象 铸件内由气体形成的孔洞类缺陷。 其表面一般比较光滑， 主要呈梨形、
6-6 6-7 6-8
错型（错箱） 错芯 偏芯（漂芯）
铸件的一部分与另一部分在分型面处相互错开 由于砂芯在分芯面处错开，铸件孔腔尺寸不符合铸件的要求 由于型芯在金属液作用下漂浮移动， 使铸件内孔位置、 形状和尺寸发 生偏错，不符合铸件图的要求 由于芯砂强度低或芯骨软， 不足以支撑自重， 使型芯高度降低、 下部 变大或下弯变形而造成的铸件变形缺陷 熔模铸件内腔中的型芯露在铸件表面，使铸件缺肉 金属液浇入砂型后，型壁发生位移的现象
铝铸件常见缺陷及分析
铝铸件常见缺陷及分析--------------------------------------------------------------------------------一氧化夹渣缺陷特征：氧化夹渣多分布在铸件的上表面，在铸型不通气的转角部位。
断口多呈灰白色或黄色，经x光透视或在机械加工时发现，也可在碱洗、酸洗或阳极化时发现产生原因：1．炉料不清洁，回炉料使用量过多2.浇注系统设计不良3．合金液中的熔渣未清除干净4．浇注操作不当，带入夹渣5.精炼变质处理后静置时间不够防止方法：1．炉料应经过吹砂，回炉料的使用量适当降低2．改进浇注系统设计，提高其挡渣能力3.采用适当的熔剂去渣4．浇注时应当平稳并应注意挡渣5．精炼后浇注前合金液应静置一定时间二气孔气泡缺陷特征：三铸件壁内气孔一般呈圆形或椭圆形，具有光滑的表面，一般是发亮的氧化皮，有时呈油黄色。
表面气孔、气泡可通过喷砂发现，内部气孔气泡可通过X光透视或机械加工发现气孔气泡在X光底片上呈黑色产生原因：1．浇注合金不平稳，卷入气体2．型(芯)砂中混入有机杂质(如煤屑、草根马粪等)3．铸型和砂芯通气不良4．冷铁表面有缩孔5．浇注系统设计不良防止方法：1．正确掌握浇注速度，避免卷入气体。
2．型(芯)砂中不得混入有机杂质以减少造型材料的发气量3．改善(芯)砂的排气能力4．正确选用及处理冷铁5．改进浇注系统设计三缩松缺陷特征：铝铸件缩松一般产生在内浇道附近飞冒口根部厚大部位、壁的厚薄转接处和具有大平面的薄壁处。
在铸态时断口为灰色，浅黄色经热处理后为灰白浅黄或灰黑色在x光底片上呈云雾状严重的呈丝状缩松可通过X光、荧光低倍断口等检查方法发现产生原因：1．冒口补缩作用差2．炉料含气量太多3．内浇道附近过热4．砂型水分过多，砂芯未烘干5．合金晶粒粗大6．铸件在铸型中的位置不当7．浇注温度过高，浇注速度太快防止方法：1．从冒口补浇金属液，改进冒口设计2．炉料应清洁无腐蚀3．铸件缩松处设置冒口，安放冷铁或冷铁与冒口联用4．控制型砂水分，和砂芯干燥5．采取细化品粒的措施6．改进铸件在铸型中的位置降低浇注温度和浇注速度四裂纹缺陷特征:1．铸造裂纹。