第八章鑄件中的非金屬夾雜物

1、第八章第八章 鑄件中的非金屬夾雜物鑄件中的非金屬夾雜物一、非金屬夾雜物的分類一、非金屬夾雜物的分類1）簡(jiǎn)單氧化物）簡(jiǎn)單氧化物2）復(fù)雜氧化物）復(fù)雜氧化物3）硅酸鹽）硅酸鹽4）硫化物）硫化物5）氮化物）氮化物二、非金屬夾雜物的來源二、非金屬夾雜物的來源1）脫氧、脫硫的產(chǎn)物）脫氧、脫硫的產(chǎn)物2）非金屬物過飽和，析出，殘留在金屬中）非金屬物過飽和，析出，殘留在金屬中3）金屬與外界物質(zhì)作用）金屬與外界物質(zhì)作用4）金屬液被大氣氧化）金屬液被大氣氧化三、非金屬夾雜物對(duì)鑄件質(zhì)量的影響三、非金屬夾雜物對(duì)鑄件質(zhì)量的影響1.對(duì)機(jī)械性能的影響對(duì)機(jī)械性能的影響降低韌性，降低疲勞性降低韌性，降低疲勞性2.對(duì)鑄造性能的影響

2、對(duì)鑄造性能的影響降低流動(dòng)性降低流動(dòng)性造成熱裂造成熱裂促進(jìn)縮孔促進(jìn)縮孔3.有益作用有益作用與磷共晶提高硬度，增加耐磨性與磷共晶提高硬度，增加耐磨性球形硫化物改善鋼的切削性能球形硫化物改善鋼的切削性能8-2 非金屬夾雜物的生成非金屬夾雜物的生成一、非金屬夾雜物生成的熱力學(xué)條件一、非金屬夾雜物生成的熱力學(xué)條件 nmCMeCnMemBTAF00F可能性、方向和限度可能性、方向和限度1.標(biāo)準(zhǔn)自由能標(biāo)準(zhǔn)自由能2.活度活度 /lnln00/ABABAAABABSSaRTFFaRTFFBABAABBA0, 100BAABBFFaBAABFF? 假設(shè)假設(shè):二、澆注前形成的非金屬夾雜物（一次夾雜）二、澆注前形成的

3、非金屬夾雜物（一次夾雜）1.脫氧反應(yīng)的進(jìn)行條件脫氧反應(yīng)的進(jìn)行條件 yxOMeOyMexyOxMeaaK1yOxMeaam yOxMeaam)()(實(shí)際實(shí)際mm /1mQ 反應(yīng)進(jìn)行條件：反應(yīng)進(jìn)行條件：過飽和；過飽和；脫氧常數(shù)脫氧常數(shù)QRTkRTQRTGGlnlnln0yOxMeyOxMeaaaaRTmmRTQkRTG)()(lnlnln實(shí)際實(shí)際mmG0證明：證明：mm 2.脫氧元素形成的非金屬夾雜物脫氧元素形成的非金屬夾雜物1）脫氧劑不同，不同的夾雜物）脫氧劑不同，不同的夾雜物MnOSiOMnSi,22）脫氧劑相同，也產(chǎn)生不同的夾雜物）脫氧劑相同，也產(chǎn)生不同的夾雜物3232,OAlFeOOAlA

4、l41.2064090lg37.93293220 3 2032TmTFOAlOAl25.2377300lg36.106328170)( 4 2032TmTFOAlFeOlFeOAlT=1873K(1600)三、澆注時(shí)形成夾雜（二次夾雜）三、澆注時(shí)形成夾雜（二次夾雜）1.形成原因形成原因大氣中的氧大氣中的氧氧化性氣氛氧化性氣氛2.影響因素影響因素1）合金成分：易氧化元素含量，環(huán)境氧分壓）合金成分：易氧化元素含量，環(huán)境氧分壓2）澆注工藝：粗細(xì)、高度）澆注工藝：粗細(xì)、高度3）鑄型條件：水分）鑄型條件：水分4）液流特征：流動(dòng)的平穩(wěn)性）液流特征：流動(dòng)的平穩(wěn)性四、凝固時(shí)形成的非金屬夾雜物四、凝固時(shí)形成的非

5、金屬夾雜物溶質(zhì)再分配溶質(zhì)再分配 液相溶質(zhì)富集液相溶質(zhì)富集濃度升高濃度升高過飽和過飽和析出析出MnSSMn8-3夾雜物長大、分布和形態(tài)夾雜物長大、分布和形態(tài)一、粗化與長大一、粗化與長大1.長大原因長大原因碰撞、聚合碰撞、聚合1）碰撞原因：）碰撞原因：A.夾雜物密度不同，產(chǎn)生上浮或下沉夾雜物密度不同，產(chǎn)生上浮或下沉B.攪拌作用攪拌作用C.溫度和濃度等導(dǎo)致對(duì)流溫度和濃度等導(dǎo)致對(duì)流2）碰撞時(shí)間：）碰撞時(shí)間：相對(duì)速度，垂直距離相對(duì)速度，垂直距離3）碰撞幾率：）碰撞幾率：高高4）碰撞結(jié)果：）碰撞結(jié)果：長大；不長大長大；不長大2.長大條件長大條件1）同類夾雜）同類夾雜a.液態(tài)夾雜物粘度低，易形成完整球狀液態(tài)

6、夾雜物粘度低，易形成完整球狀b.液態(tài)夾雜物粘度高，易形成多鏈球狀液態(tài)夾雜物粘度高，易形成多鏈球狀2）不同類夾雜）不同類夾雜若聚合，則能量降低若聚合，則能量降低,形成更為復(fù)雜的化合物形成更為復(fù)雜的化合物二、夾雜物的分布二、夾雜物的分布2.微觀區(qū)域夾雜微觀區(qū)域夾雜a.作為金屬非均質(zhì)形核作用夾雜分布在晶內(nèi)作為金屬非均質(zhì)形核作用夾雜分布在晶內(nèi)b.處在凝固區(qū)的高熔點(diǎn)微小夾雜，可能分布在晶內(nèi)或晶界處在凝固區(qū)的高熔點(diǎn)微小夾雜，可能分布在晶內(nèi)或晶界1.宏觀區(qū)域夾雜宏觀區(qū)域夾雜集中在冒口或鑄件上部、上表面和拐角處集中在冒口或鑄件上部、上表面和拐角處原因：原因：生成的夾雜物密度?。徊蝗苡诮饘僖荷傻膴A雜物密度?。?/p>

7、不溶于金屬液分布于晶內(nèi)及晶界的熱力學(xué)判據(jù)：分布于晶內(nèi)及晶界的熱力學(xué)判據(jù)：022121SSSSSFLCLIICLILCLIIC動(dòng)力學(xué)條件：晶體生長速度大于其臨界生長速度動(dòng)力學(xué)條件：晶體生長速度大于其臨界生長速度三、夾雜物的形狀三、夾雜物的形狀1.晶內(nèi)晶內(nèi)球形，多角形球形，多角形2.晶界晶界形態(tài)與潤濕角（雙邊角）有關(guān)形態(tài)與潤濕角（雙邊角）有關(guān)ICCC22cosCCIC2雙邊角從雙邊角從0180變化，由尖角變?yōu)榍蛐巫兓?，由尖角變?yōu)榍蛐纹胶猓浩胶猓篊CIC2平衡狀態(tài)遭到破壞，夾雜物以薄膜分布在晶界上平衡狀態(tài)遭到破壞，夾雜物以薄膜分布在晶界上三、夾雜物對(duì)性能的影響三、夾雜物對(duì)性能的影響1.球形，對(duì)機(jī)械性

8、能影響小，尖角、薄膜危害性大球形，對(duì)機(jī)械性能影響小，尖角、薄膜危害性大2.越細(xì)越分散，分布在晶內(nèi)，危害性越小越細(xì)越分散，分布在晶內(nèi)，危害性越小8-4 減少和排除夾雜物的途徑減少和排除夾雜物的途徑一、減少一、減少1.正確選擇合金成分，控制易氧化元素的含量正確選擇合金成分，控制易氧化元素的含量2.合理的熔煉及澆注工藝合理的熔煉及澆注工藝a.保證充型平穩(wěn)保證充型平穩(wěn)b.減少與大氣的接觸時(shí)間減少與大氣的接觸時(shí)間c.厚大面盡可能不朝上厚大面盡可能不朝上d.集渣包集渣包3.真空澆注或在保護(hù)氣氛下熔煉和澆注真空澆注或在保護(hù)氣氛下熔煉和澆注二、排除二、排除1.粘附去除粘附去除a.加復(fù)合脫氧劑，形成密度小、熔點(diǎn)低的產(chǎn)物，易排除加復(fù)合脫氧劑，形成密度小、熔點(diǎn)低的產(chǎn)物，易排除b.加熔劑，吸收夾雜物加熔劑，吸收夾雜物2.長大去除長大去除攪拌，增加夾雜物之間、夾雜