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怎样防止消失模铸钢件增碳

　　一、增碳的现象及机理

　　铸钢表面增碳的形式表现在几个方面：表面增碳、体积增碳、局部增碳和表面脱碳。

　　表面增碳：在钢液充型过程中，钢液前沿与固态模样之间的气隙内有大量的氢存在。说明有固相碳生成。气体产物可在负压作用下渗入涂层而排出铸型。但固相碳被吸附于涂层壁铸件的表面，造成铸件表面增碳。另外，、苯蒸汽在负压作用下排出时，冷凝在涂层及周围的砂子中。吸附在涂料层的液态物质，在钢液凝固、铸件冷却过程中继续受到分解，也会造成铸件增碳。对于不同的铸钢件，增碳层的0. 1~0. 3mm，增碳量为0. 01%。

　　体积增碳：在浇注过程中，钢液前沿和模样之间的动态间隙内存在很大的热量梯度(从室温到1550℃左右)，间隙内的热量从钢液前沿转移到模样分解主要靠热辐射完成。靠近钢液前沿出温度高，接近钢液温度，该处碳的生成量大，所以充型过程该处钢液液面增碳所需动力学热力学条件都很充分，此时容易形成铸件体积增碳。体积增碳与表面增碳相比是次要的。

　　局部增碳：当钢液引入铸型的方法不当时，浇注过程中液态产物被卷入钢液内部，进而分解为固相碳和气体，气体若未能溢出钢液留在内部即导致气孔产生：固相碳直接为钢液所吸收，从而造成铸件局部含碳量提高，形成铸件局部增碳。

　　表面脱碳：消失模铸造采用干砂造型，铸件冷速较慢，凝固后的铸件表面含碳量会继续发生变化，冷却过程中不表面增碳，还有表面脱碳。表面脱碳在较高温度下即行终止，而脱碳主要是在铸件冷却过程中形成。在机理上，脱碳是氧化反应，主要是基体铁的氧化和碳的氧化。

　　在实际过程中，铸件增碳以何种形式产生，主要取决于在钢液的急热冲击作用下、模样的热分解状态及其产物与金属液的作用以何种方式进行。

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视频作者：安徽伟工机械科技有限公司

减少增碳的措施

　　消失模铸钢件表面增碳的影响因素包括钢液的成份、铸件壁厚、铸件的冷却速度、涂料层的厚度及透气性、负压度、模样材料、模样密度、浇冒口工艺、排气方法、浇注位置、浇注温度、浇注速度等。

　　1.原始钢液与模样碳浓度的平衡

　　铸钢件表面碳浓度的分布，主要取决于模样分解产物中碳与钢液中碳的浓度梯度，随着钢液中原始碳量的提高，二者的浓度差缩小，可地铸钢件表面增碳。钢液中合金元素对铸钢件表面增碳有很大的影响，如Cr可增加铸钢表面的增碳，但可以减少碳层的。

　　2.选用低密度或低含碳模样材料

　　模样材料的变化可显著降低模样分解产物中碳的浓度，从而减少铸件表面的增碳。模样的密度越低，不仅发气量减小，而且生成的固相碳也相应减少，所以可使模样分解产物中碳的浓度降低。低密度的模样易于气化，残存液相少，所以对钢液的冷却作用小，有利于降低铸钢局部增碳。对于一般的铸钢件的生产，模样密度适于控制在0.016~0.025g/cm2。生产实践表明，共聚模样材料即可克服EPS模样材料热分解产物中残碳较多，也可克服PMMA模样发气量大，浇铸时宜产生反喷、呛火、气孔等缺陷，可作为铸钢件的首先模样材料。

　　在模样材料中增加脱碳剂，如硼酸、硼砂等，防止其燃烧；也可加入苛性碱、磷酸氢氨盐类，提高模样发火温度，推迟延缓燃烧，缩短金属液与模样热解产物的作用时间。

　　在模样中加入阻燃剂，阻止高温时裂解燃烧，使其不产生或少产生含含碳固相物。如可加入氯化石蜡、三磷酸盐、、三氧化二锑等，同时还可加入二苯酰过氧化物、二月桂酰氧化物等，加速含阻燃剂的模样转变为气体。

钢铁由铁矿石提炼而成，来源丰富，廉。钢铁又称为铁碳合金，是铁（Fe）与碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）以及其他少量元素（Cr、V等）所组成的合金。通过调节钢铁中各种元素的含量和热处理工艺（四把火：淬火、退火、回火、正火），可以获得各种各样的金相组织，从而使钢铁具有不同的物理性能。

将钢材取样，经过打磨、抛光，后用特定的腐蚀剂腐蚀显示后，在金相显微镜下观察到的组织称为钢铁的金相组织。钢铁材料的秘密便隐藏在这些组织结构中。

在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。