1特征單體鑄造活塞環(huán)生成反白口缺陷，這種鑄造的組織異常在宏觀放大鏡下可清晰的看到，在鑄環(huán)斷面中心部呈現(xiàn)小塊白口區(qū)，過渡區(qū)外的層組織卻為灰口，界線分明。在金相顯微鏡下觀察其斷面，從內(nèi)往外存在著種基體組織，心部為滲碳體，針狀體外層是珠光體組織。通過檢驗發(fā)現(xiàn)，鑄態(tài)單體環(huán)反白口組織異常生成的位置在冒口頸及內(nèi)澆口與鑄環(huán)的連接處，用順序凝固理論說就是鑄環(huán)most后凝固的部位。在白口區(qū)中常常伴隨有微小孔洞發(fā)生。同時還發(fā)現(xiàn)在同片鑄環(huán)中既有反白口就不存在白口缺陷。經(jīng)生產(chǎn)實踐觀察，反白口缺陷經(jīng)常發(fā)生在更換不同型號和品種期間，尤其是生產(chǎn)大缸徑油環(huán)后緊接著生產(chǎn)小缸徑氣環(huán)的交替時間。
2形成原因反白口這異常組織多見于截面薄的鑄件。對于反白口的生成機理，在生產(chǎn)實踐中發(fā)現(xiàn)，這類組織異常的形條件，不是單的是在多種因素互相作用相互影響下才會生成的。我們認(rèn)為與下列諸因素有關(guān)1冷卻速度對生成反白口的影響眾所周知，當(dāng)鐵水中含碳量低時，硅的石墨化作用也將大為減弱，因而在冷卻速度比較快時，容易形成反白口。活塞環(huán)鑄態(tài)的冷卻速度主要與斷面系數(shù)尺值澆注溫度型砂水分和疊箱層數(shù)等有關(guān)。尺值用下列達(dá)式計算斷面系數(shù)尺=環(huán)樣斷面面積環(huán)樣斷面周長式中環(huán)樣徑向?qū)挾菻環(huán)樣厚度在化學(xué)成分處于敏感狀態(tài)時，冷卻速度的快慢對反白口的生成影響很大。所以與形成正常基體組織相比較，鑄環(huán)生成反白口所需的冷卻速度較快。我們認(rèn)為反白口這異常組織是在某恰當(dāng)?shù)睦鋮s條件下，鑄環(huán)在most后凝固的微區(qū)域冷卻速度達(dá)到或超過某臨界值而生成的。
2化學(xué)成份對反白口生成的影響碳桂含量對反白口的影響，碳含量的增加可促使石墨化，且易產(chǎn)生較多的石墨自發(fā)晶核，鑄環(huán)的白口傾向減小，出現(xiàn)反白口的機率明顯減小。為了防止組織異常，把含碳量提高將導(dǎo)致鑄環(huán)機械性能下降，是不足取的。從鐵碳硅元狀態(tài)可知，硅能使鐵碳合金的共晶共析點向左上方移動，使其在較高的溫度下進(jìn)行共晶和共析轉(zhuǎn)變，有利于碳原子的擴(kuò)散，促使鑄環(huán)斷面結(jié)晶均勻。同時硅可以降低碳在液相和固相中的溶解度，增加碳元素的活力，可以促進(jìn)石墨化。活塞環(huán)用耐磨鑄鐵碳硅成分含量有比例要求的。經(jīng)驗昭示硅含量應(yīng)盡可能低到斷面尺值所允許的限度，因為碳量較低，把含硅量增高，雖然也能達(dá)到定共晶度，但鑄環(huán)的其它質(zhì)量指標(biāo)得不到保障。當(dāng)碳含量不變，增加硅含量，就會發(fā)現(xiàn)鑄環(huán)中出現(xiàn)局部過硬隨著硅含量加大，發(fā)生反白口的趨勢也在增大。
硫錳含量在鑄環(huán)中對反白口的影響，硫錳元素都能阻礙石墨的析出，特別是當(dāng)硫以共晶體或富鐵硫化物形式存在時，很容易促成白口的產(chǎn)生。硫含量高時，硫化物沿晶界分布，降低了鑄鐵的晶間強度，使產(chǎn)生脆裂的傾向更為嚴(yán)重，造成鑄環(huán)的機械性能降低。錳作為阻礙石默化的元素，它可以促進(jìn)碳化鐵的形成，起著細(xì)化和穩(wěn)定珠光體組織的作用。可是在活塞環(huán)單體鑄造生產(chǎn)中，實際起作用的不是它兩者各自的絕對含量，而是它們的比值。把這種比值我們在熔制配料中稱之為硫錳比。觀察分析生成反白口的原因之是由于硫錳比過高n1.75S.3，這個原因已被實踐所證明。
為了提高活塞環(huán)的使用性能和機械性能，在熔煉時我們還要配加多種合金元素如錳鉻鉬鎢和稀土合金等，以上元素都屬于阻礙石墨化元素，當(dāng)加入超量時，反石墨化作用強烈。在對反白口斷面作光譜分析時，發(fā)現(xiàn)有稀土錳等元素偏聚，在共晶團(tuán)晶界上磷稀土元素比通常分析值高出幾倍到幾十倍。為了提高鑄環(huán)抗彎強度，改善其鑄造工藝性能，利用稀土合金除氣作用，我們用稀土合金試驗處理鑄環(huán)鐵水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)土殘留量較高時0.02，明顯引起口傾向增大。促進(jìn)碳化物生成增多，且出現(xiàn)反白口現(xiàn)象，引起我們關(guān)注。由此可知，稀土合金殘留量大于。2也是生成反白口的直接原因。這是不容置疑的。
3過熱時間和孕育處理對生成反白口影響單體鑄造活塞環(huán)熔化時，鐵水過熱溫度往往超過1550即鐵水超過液相線的溫度。過熱時間是指鐵水熔化這個溫度后到出鐵的這段時間。過熱時間的長短對鑄環(huán)金相組織產(chǎn)生異常與否至關(guān)重要，由于活塞環(huán)這類薄壁鑄件單體鑄造時為保證成形好，必須要求有足夠的高溫熔液。但是，熔化到過熱溫度后，過熱時間較長或延長高溫靜置時間，先使石墨形態(tài)較大變化，石墨晶核減少，共晶團(tuán)數(shù)量降低，鐵水在這種太大過冷度下凝固，導(dǎo)致鑄環(huán)嚴(yán)重過冷，甚至產(chǎn)生麻口白口。由于基體組織被異化，隨時存在著生成反白口組織的因素。過熱間延長，除嚴(yán)重氧化還會吸入更多氫氧，增加了孕育處理的難度。高溫過熱狀態(tài)下，石英砂爐襯中的2被鐵液中的所還原這樣就引起鐵水降碳增硅，化學(xué)成分波動；也使得爐襯因侵蝕而變薄，無疑會大大縮短爐襯使用壽命。
孕育處理能迫使石墨晶核大量產(chǎn)生，因而提高了結(jié)晶的成核速度，改善其體組織及均化和細(xì)化硬質(zhì)相，使石墨片呈六型均分布，可消除鑄環(huán)在most后凝固部位生成反白口的機會。筆者到過多家生產(chǎn)活塞環(huán)的鑄造車間，發(fā)現(xiàn)普遍存在著孕育劑顆粒粗大或使用未經(jīng)烘烤的孕育劑，還有出鐵槽修補后來烘干，即在出鐵槽瞬時孕育，其實不然正是發(fā)此潛在著反白口隱患。使用太粗大的孕育劑，熔化不盡或不能完全熔解，造成偏析，形成反白口和過冷現(xiàn)象；出鐵槽潮濕時出鐵會造成鐵水翻動，瞬時隨鐵水流加入孕育劑時卷入氫氣不可避免。早期研究反白口的學(xué)者認(rèn)為生成反白口是由于氫氣對石墨化作用阻礙的原故，是有道理的。這樣即便沒有生成反白口，產(chǎn)生針狀氣孔在所難免。消除反白口與孕育效果有關(guān)，而孕育效果的好壞又與孕育劑的種類孕育方法孕育時間粒度組成及原鐵水質(zhì)量等相關(guān)。同時要求孕育處理后的鐵水快速澆注，防止孕育衰退，這樣才能達(dá)到我們預(yù)期的效果。
此外，鑄模的工藝設(shè)計恰當(dāng)與否，也是對反白口有影響的。單體鑄造活塞環(huán)模型板上澆注系統(tǒng)的設(shè)計，著眼點在于。保證鑄環(huán)材質(zhì)的均性。創(chuàng)造條件使鐵水快速充滿型腔，這樣材質(zhì)就比較均。澆冒口的變化為的是整個鑄環(huán)的溫度均勻，尋求更為理想的熱平衡和凈化作用，所有這些旨在有效防止活塞環(huán)鑄態(tài)在most后凝固部位不會生成反白口組織3控制措施通過以上對生成反白口的原因分析，為我們單體鑄造活塞環(huán)防止產(chǎn)生反白口缺陷提供了理論根據(jù)。我們從中可以認(rèn)識到反白口異常組織生成不是單原因所致，從控制角度來講，在鑄造產(chǎn)生過程中，所以就要從各個環(huán)節(jié)把關(guān)才能達(dá)到有效控制。主要應(yīng)當(dāng)采取以下措施1堅持科學(xué)配料，穩(wěn)定鑄環(huán)化學(xué)成分鑄環(huán)毛坯的內(nèi)在質(zhì)量主要由金相組織來決定，而其金相組織主要由鐵水的化學(xué)成分孕育處理澆注溫度以及鐵水在鑄型中的冷卻速度等因素所決定。因此，穩(wěn)定鑄環(huán)內(nèi)在質(zhì)量，首先就要控制化學(xué)成分。根據(jù)材質(zhì)要求和斷面尺值確定適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)成分后，正確配料是控制鑄環(huán)質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之，善于把握質(zhì)量變化趨勢，還要學(xué)會及時準(zhǔn)確調(diào)整配方。
活塞環(huán)屬于多元鐵碳合金，除碳之外還有硅錳磷等，同時添加其它如鉻鉬鎢釩等元素，因此配料必須考慮所添加元素的綜合影響。在保證定共晶度的前提下，將硅降到環(huán)斷面所允許低限，而碳則應(yīng)取上限的應(yīng)當(dāng)選擇低硫生鐵，配料時要避免硫錳比過高對鍍鉻的廢環(huán)加入量嚴(yán)格控制入爐量，不宜超過爐料總量的4，并要減少反石墨化合金如鉻鐵的加入量；還應(yīng)對新生鐵的遺傳性問題應(yīng)予以足夠重視，解決好因其可能帶來的質(zhì)量隱患。所加入的合金元素各有不同，互相制約，要合理地恰如其份地運用，保證鑄環(huán)的化學(xué)成分的穩(wěn)定。
2掌握型砂水分，控制鐵水冷卻速度控制住型砂水分，實際就等于控制鐵水在型腔中的冷卻速度。型砂水分越高，鐵水冷卻速度越快。我們?nèi)藶榈脑O(shè)法控制冷卻速度，就可防止反白口產(chǎn)生。在生產(chǎn)實踐中得出，型砂水分必須穩(wěn)定地限制在2.83.4范圍內(nèi)。平環(huán)型砂水分取下限，油環(huán)取上限依照季節(jié)變化而調(diào)整，冬季取下限，夏季取上限為宜。對回用砂要給予足夠的冷卻時間，減少型砂溫度的波動范圍，其溫度控制在濕溫士1以內(nèi)。型砂水分過高后，還會導(dǎo)致產(chǎn)生氣孔等鑄造缺陷。
3提高熔煉速度，避免鐵水增硅吸氣縮短熔化時間是獲得高質(zhì)量鐵水的重要條件，它有利于穩(wěn)定金相組織和防止生成反白口缺陷。要力爭實現(xiàn)快速熔煉，爐料必須先烘烤預(yù)熱再加入。由于潮濕或沾有油污的爐料直接加入，會增加鐵水中含氣量而且延長熔化時間。活塞環(huán)鑄造生產(chǎn)熔煉設(shè)備使用感應(yīng)電爐，成分均勻易于調(diào)整，元素?zé)龘p少，在電磁攪拌作用下容易排除鐵水中雜質(zhì)和氣體在感應(yīng)電爐中熔煉，對鐵水溫度過熱要高度注意，延長過熱時間結(jié)晶晶核數(shù)量減少，使鑄環(huán)結(jié)晶時過冷度增加，由于過冷值增大，共晶結(jié)晶伴隨生成自由滲碳體。過熱延長還會使?fàn)t襯中302還原異常迅速，勢必造成降碳增硅。鐵水熔清扒渣之后，即可撒上層破碎的硅碳棒渣粉，防止鐵水高溫狀態(tài)下吸氣，這樣做有利于消除鑄環(huán)皮下針孔缺陷。
4強化孕育處理，力求獲得most隹效果經(jīng)孕育處理后達(dá)到most佳效果的鐵水，石墨形態(tài)好，共晶團(tuán)細(xì)化，珠光體穩(wěn)定，提高了鑄環(huán)機械性能，無疑可以防止生成異常組織反白口孕育前的鐵水化學(xué)成分必須對碳，硅含量控制適當(dāng)，才能保證孕育處理后轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w基本細(xì)化而均勻分布適當(dāng)大小的石墨孕育時的鐵水溫度控制在1士101為好，生產(chǎn)實踐證明，當(dāng)鐵水溫度低于1380笤杏Ч畈睿σ源宋誡。孕育劑的實際加入量應(yīng)依據(jù)角試片白口寬度大小或試澆的環(huán)樣斷口和爐前化驗分析結(jié)果而定，禁止沒有區(qū)別的等量對待。十年代我國內(nèi)燃機配件技術(shù)人員赴德國格茨公司考察時就目睹到在出鐵瞬時孕育時，位勞工給鐵水流加孕育劑因把300克錯拿500克使用，被現(xiàn)場工程師發(fā)現(xiàn)后受罰的實例。我們規(guī)定使用的硅鐵75，粒度為1.54禁止加入顆粒粗大的孕育劑，同時禁止加入硅鐵粉，因加入后鐵水面熱氣對流作用造成氧化和飛濺。為了排除孕育劑存放時吸入的潮氣，使用前必須烘干。采用瞬時孕育加入出鐵槽時，要求出鐵槽必須干燥，避免出鐵時因沸騰卷入氣體。為了防止孕育衰退，力求獲得most佳孕育效果，處理的鐵水務(wù)必盡快澆注，每包段不超過3分鐘。
5重視澆注工藝，確保鑄環(huán)質(zhì)置活塞環(huán)這類單體鑄造的薄壁鑄件，必須采取高溫澆注，而熔煉時鐵水過熱溫度又不能太高，以免過度吸氣。應(yīng)盡量減少鐵液出爐到澆注間隔中的溫度損失。為此，出鐵時應(yīng)往中間座包上加覆蓋劑；必須采取快速澆注，保證鐵水短時間內(nèi)充滿鑄型，每包鐵水盡快澆注完畢對提高質(zhì)量和防止反白口生成很有利。在澆注時，不能使鐵水?dāng)嗔鳎駝t易造成澆不足冷隔和氣孔等鑄造缺陷。
目前國內(nèi)活塞環(huán)生產(chǎn)廠用的鐵水包在使用前烘烤預(yù)熱的為數(shù)不多，尤其是使用的中間座包，僅此出爐的鐵水溫度起碼降溫10.應(yīng)禁止用未經(jīng)烘烤的澆包澆注，因此必須創(chuàng)造條件對澆包進(jìn)行烘烤。澆包中熔渣在澆注前剔除干凈方可使用。規(guī)定澆口杯用型砂的含水量以小于4.5為限，用太溫的砂子做成的澆口杯，當(dāng)高溫鐵液倒入時形成旋渦流氣體會使鐵水翻騰，該氣體再被鐵水吸收，鑄環(huán)即便未生成反白口也會因產(chǎn)生氣孔而報廢。
除此之外，還應(yīng)合理選擇疊箱層數(shù)。選擇疊箱層數(shù)時，不僅要考慮脹砂因素，還應(yīng)當(dāng)考慮上下層之間的鐵水溫度差，并因此引起的質(zhì)量差異。經(jīng)驗是上下溫度越小，就越不容易形成反白口組織。
只要上述幾項工作做得細(xì)致，產(chǎn)生反白口的機率就會大大減少。在控制單體鑄造活塞環(huán)反白口缺陷的實踐過程中，這十年來直很穩(wěn)定，再未出現(xiàn)過反復(fù)。明我們對于單體鑄造活塞環(huán)產(chǎn)生反白口形成原因的認(rèn)識和采取的富有成效的控制措施，在理論認(rèn)識上是比較正確的，在生產(chǎn)實踐上是成功的。
