1. 다공성 결함의 분류 및 특성
1.1. 관입 다공성(국소적 다공성):
용탕을 열처리하는 동안 주형(또는 코어)에서 생성된 가스가 철액에 침투하여 냉각 과정에서 주조의 특정 영역에 국부적인 다공성이 발생합니다. 용융 금속과 주형/코어 사이의 상호 작용은 주조 중에만 발생하여 고온에서 주형/코어에 의해 생성된 가스가 철 액체에 침투할 수 있다는 점을 강조해야 합니다. (물리적 반응)
◆침투 다공성의 특징:
- 주조의 특정 영역에서 발생하는 국부적인 다공성으로 나타납니다.
- 모공의 표면은 비교적 매끄러우며, 개별 또는 벌집 모양의 공극으로 나타납니다.
- 모공의 색이 흰색이거나 어두운 층을 가질 수 있으며, 때로는 산화된 피부로 덮이기도 합니다.
- 구상흑연철의 경우 탄화물 냄새가 날 수 있습니다.그림 1을 참조하세요.
수축 다공성:
- 수축 및 다공성의 특성을 나타냅니다.
- 그림 2를 참고하세요.
1.2 침전 다공성(체형 다공성):
냉각 과정에서 액체에 용해된 가스는 용해도가 감소하면서 기공을 형성합니다. 이러한 기공은 원형, 타원형 또는 바늘 모양인 경우가 많습니다. 제련 및 가공 단계에서 철액의 가스 형성이 발생한다는 점에 유의하는 것이 중요합니다. 철액의 온도가 상승함에 따라 가스의 용해도가 증가하여 제련 과정에서 물리적, 화학적 반응으로 인해 가스 함량이 증가하게 됩니다. (철액 내 가스의 존재는 제련 과정에 참여하는 모든 물질과 관련된 물리적, 화학적 반응의 결과입니다.)
석출 다공성의 특성:
특징적인 특징은 주물 단면의 전체 또는 상당 부분에 걸쳐 많고 분산되어 있으며 상대적으로 고르게 분포되어 있다는 것입니다. 그림 3을 참조하세요.
1.3 반응 다공성:
용융 금속과 금형 경계면 사이의 화학 반응으로 인해 생성된 다공성입니다. 이 공정에서 철액은 냉각 단계를 거쳐 가스가 방출되어 주물의 표면에만 갇히게 됩니다.
반응 다공성의 특성:
이러한 유형의 다공성은 주조 표면에서 약 1-3mm 떨어진 주조 표면에 주로 나타납니다. 이는 작고 촘촘한 기공이 조밀하게 분포된 패턴으로 나타나며, 이는 열처리 및 쇼트 블라스팅 후에 더욱 분명해집니다. 일반적으로 이러한 기공은 바늘 모양 또는 올챙이 모양을 나타냅니다. 이는 지하 다공성이라고도 알려져 있습니다. 그림 4를 참조하세요.
A. 구상화제 슬래그 유형**
결함 특성: 내포물이 포함된 구형 함몰이 주조 표면에 나타납니다. 이러한 함몰은 종종 내부 게이팅 시스템 근처에서 발생합니다. 주사 전자 현미경으로 보면 모공 내부의 고르지 않은 표면이 드러납니다. 기공 함량의 스펙트럼 분석으로 Si, Mg, Al, Ba 및 O가 검출됩니다. 구상화제에 특유한 Mg의 존재는 함유물이 구상화제의 참여를 통해 형성된 슬래그임을 나타냅니다. CO 가스 핀홀은 철 액체의 탄소와 슬래그 사이의 반응으로 인해 발생합니다.
B. 접종제 결함 특성으로 인한 슬래그 유형: 단면에 여러 개의 함몰이 표시됩니다. 주사 전자 현미경과 스펙트럼 분석을 통해 함유물에 Si, Ca, Ba 및 O가 존재함과 함께 함몰부 내의 고르지 않은 내부 표면이 드러납니다. Ba는 접종제의 고유한 요소입니다. 이는 잔류하는 규소-철 접종제가 슬래그를 형성하고, 철액 중의 탄소와 슬래그 중의 산화물이 반응하여 CO 가스가 발생하여 핀홀 결함이 발생함을 의미한다. 원인: 유동 중에 접종제가 불완전하게 용융되어 슬래그가 형성됩니다. 대책: 접종 중 철액이 튀는 것을 방지하고 슬래그 다공성을 방지하기 위해 건식 접종제를 사용합니다.
C 결함: 슬래그 및 모래 함유 유형 결함 외관: 스프루 근처 주물 표면의 여러 함몰. 주사전자현미경은 함몰부 내에 슬래그와 모래가 존재함을 보여줍니다. 스펙트럼 분석은 모래에 Si, O, Al이 존재하고 슬래그에 Mg, Ce, Mn과 같은 원소가 존재함을 나타냅니다. 이는 접종제와 모래의 상호작용으로 결함이 형성됨을 시사한다. 해결책: 스프루 러너의 단면적을 늘리고 스프루의 유속을 줄이십시오.
D 결함 : 수분에 의한 모래주형 결함 결함 외관 : 가공 후 주물 표면의 함몰. 주사전자현미경으로 보면 함몰부 내에 결함이 없음을 알 수 있습니다. 스펙트럼 분석에 따르면 주요 원소는 C, O, Si 및 Fe입니다. 이는 습식 금형의 수분에 의해 발생된 수증기로 인해 발생하는 핀홀 불량입니다. 해결책: 주물사의 수분 함량을 줄이고 주물사의 투과성을 향상시키며 주물사 내 석탄 분말의 비율을 높입니다. 콜드 박스 코어 제조 공정에서 수지 수분 함량을 줄입니다.
2.1 침습성 다공성의 원인 분석:
1. 침습성 다공성의 이유:
- 주입 시스템의 불합리한 설계로 인해 가스 배출이 불량하거나 와류 형성이 발생하여 주입 중에 가스가 갇히게 됩니다.
- 모래주형이 너무 콤팩트해져서 투과성이 저하됩니다.
- 모래 코어의 부적절한 가스 배출 또는 공기 통로의 막힘.
- 주물사(코어)의 수분 함량이 높습니다. 습한 기후 조건에서는 습한 공기가 금형/코어에 흡수되어 용철과 반응하여 금형 캐비티에 갇히는 다량의 가스가 생성될 수 있습니다.
- 코어 지지대와 코어 철이 오일로 오염되었습니다.
- 주물사에 휘발성 물질이 과도하게 존재합니다.
- 코팅된 모래에 수지 질소(N) 함량이 높아 NH3가 분해되고 N 및 H 가스가 형성됩니다.
- 주입이 고르지 않고, 주입량이 부족하여 많은 양의 가스가 유입됩니다.
- 주물사의 점토 함량이 높고, 투과성이 낮아 주물 표면에 "공기구멍"이 발생하며, 이는 침습성 다공성으로도 간주됩니다.
2.2 다공성의 원인 분석:
1. 용광로 장입물의 높은 가스 함량, 심각한 부식 및 과도한 표면 그리스로 인해 용선의 가스 함량이 높아집니다.
2. 용철주형의 건조가 불충분하다.
3. 합금의 건조가 불충분합니다.
4. 용광로 충전물에 있는 실리콘 및 희토류 원소는 쉽게 수소 가스 구멍을 생성할 수 있는 반면, 알루미늄 또는 알루미나는 가스를 생성할 수 있습니다.
5. 주입 온도가 낮아 생성된 가스가 상승 및 탈출할 시간이 충분하지 않습니다.
6. 쏟아지는 것이 불안정하다.
7. 35도를 초과하는 높은 모래 온도 또는 높은 코어 온도는 금형 캐비티 표면의 수분 흡수와 표면층의 과도한 수분 함량으로 이어질 수 있습니다.
8. 반응 다공성: 용철의 화학 원소와 주형/코어 사이의 화학 반응으로 생성된 가스가 액체 속으로 침투합니다. 가스 기공은 냉각 과정에서 가스가 방출될 시간이 충분하지 않을 때 형성됩니다.
9. 높은 잔류 마그네슘 함량: 과도한 마그네슘 함량은 용선의 수소 흡수 경향을 악화시킵니다. 용선의 잔류 마그네슘 함량이 0.05%를 초과하면 피하 가스 다공성이 발생할 수 있습니다. 잔류 마그네슘 함량이 0.07%를 초과하는 고니켈 오스테나이트 연성철은 피하 가스 다공성이 발생하기 쉽습니다.
10. 붓는 온도가 낮습니다.
11. 용선 중의 황 함량이 높음: 황 함량이 0.094%를 초과하면 피하 기공이 발생하며, 황 함량이 높을수록 피하 기공이 심해진다.
12. 희토류 함량: 과도한 희토류 함량은 용철의 산화물 함량을 증가시켜 이물질 핵 및 피하 가스 다공성을 증가시킵니다. 잔류 희토류 함량은 0.043% 이내로 관리되어야 합니다.
13. 알루미늄 함량: 용선의 알루미늄은 주물에서 수소 가스 다공성의 주요 원인입니다. 습식 연성철의 잔류 알루미늄 함량이 0.03%에서 0.05% 사이이면 피하 가스 다공성이 발생합니다.
14. 주조 벽 두께: 벽이 얇고 단면이 두꺼운 주조는 피하 가스 다공성이 덜 발생합니다.
15. 주물사의 수분 함량: 수분 함량이 증가함에 따라 구상흑연 주철의 피하 가스 다공성을 생성하는 경향이 증가합니다. 주물사의 수분 함량을 4.8% 이하로 조절하면 피하 기공률이 0에 가까워집니다.
또한, 주물사의 조밀도와 주입 온도도 중요한 역할을 합니다.
쇳물에서 빠져나오는 마그네슘 증기와 쇳물 표면의 황화마그네슘은 Mg + H2O → MgO + 2[H] 및 MgS + H2O → MgO + H2O와 같이 금형 내 수증기와 반응합니다. 생성된 수소, 산화마그네슘, 황화마그네슘 가스는 잠재적으로 용선 표면을 통해 주물 내부로 침투할 수 있습니다.
3. 다공성 결함을 방지하는 방법:
1. 사용하기 전에 퍼니스 충전물을 철저히 청소하여 과도한 가스 함량, 심한 부식 및 표면 그리스를 제거하십시오.
2. 용선을 용광로에서 꺼낼 때와 붓는 동안의 용선 온도를 엄격히 관리하십시오. 지나치게 낮은 주입 온도를 피하십시오.
3. 로 도가니, 국자, 용철주형을 완전히 건조시킵니다. 사용하기 전에 국자를 예열하십시오.
4. 희토류 및 규소철에 의해 유입되는 가스의 양을 줄이기 위해 구상화제 및 접종제를 적절하게 예열합니다.
5. 금형 캐비티 내부의 원활한 배기와 캐비티 내로의 안정적인 흐름을 보장하기 위해 주입 시스템을 적절하게 설계합니다.
6. 과도한 조임을 피하면서 주물사의 균일한 압축을 보장합니다.
7. 코어 샌드의 점토 함량을 적절하게 줄이고 투과성을 높입니다.
8. 모래 코어의 적절한 통풍을 보장하고 코어 사이의 틈을 밀봉하여 용철이 들어가 공기 통로를 막는 것을 방지합니다.
9. 주조물의 가장 높은 지점에 라이저 또는 통풍구를 설정합니다. 대형 주물을 붓는 동안 환기에 주의하십시오.
10. 대형 평면 주물의 경우 주물을 약간 기울이고, 통풍이 잘 되도록 통풍구를 약간 높게 위치시킵니다.
11. Chaplet과 Chill을 건조하고 청소하여 녹과 기름 오염이 없는지 확인합니다.
12. 주물사의 수분 함량을 줄이고, 분리면에 통풍구를 만들고, 필요한 경우 석탄 가루 첨가량을 늘립니다.
13. 바인더 함량을 적절히 줄이십시오. 대형 주물의 경우 톱밥과 같이 투과성을 높이는 재료를 추가하십시오.
14. 둥근 모래알을 사용하여 통기성을 높입니다.
15. 적절한 결상화를 보장하면서 잔류 마그네슘 함량을 줄입니다. 원래 용선의 황 함량을 최소화합니다.
16. 모래의 온도를 조절하고, 틀을 닫은 후 최대한 빨리 붓는다.
17. 건조된 샌드 코어를 사용하여 금형 내부의 수분 흡수를 방지합니다. 흡습성이 심한 샌드 코어는 사용하지 마십시오.
18. 금형 표면에 잉곳 오일과 같은 탄소질 재료를 분사하여 용철과 금형 계면 사이에 환원 분위기를 만듭니다. 용철-주형 경계면에 소량의 형석 분말이나 불화나트륨을 뿌리면 피하 다공성을 줄이거 나 없앨 수 있습니다.
19. 비가 오는 날씨에는 붓는 온도를 적절하게 높이십시오.
20. 황화마그네슘 함유물을 줄입니다. 탈황을 위해 구상화 처리 시 저유황 선철을 사용하거나 소량의 소다회를 첨가합니다. 구형화 후, 슬래그를 여러 번 탈지하고 잠시 방치하여 MgS 슬래그가 떠오르도록 합니다.
21. 붓는 온도를 조절하세요. 벽이 얇은 주조품의 경우 온도는 1320도 이상이어야 합니다. 중간 벽 두께 주조의 경우 1300도 이상이어야 합니다. 가이드 플레이트와 같이 벽이 두꺼운 부품의 경우 1280도 이상이어야 합니다. 실리콘 몰리브덴 주철과 니켈 함량이 높은 오스테나이트 연성철에는 훨씬 더 높은 온도가 필요합니다.
