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1、第八章第八章 铸件中的非金属夹杂物铸件中的非金属夹杂物一、非金属夹杂物的分类一、非金属夹杂物的分类1）简单氧化物）简单氧化物2）复杂氧化物）复杂氧化物3）硅酸盐）硅酸盐4）硫化物）硫化物5）氮化物）氮化物二、非金属夹杂物的来源二、非金属夹杂物的来源1）脱氧、脱硫的产物）脱氧、脱硫的产物2）非金属物过饱和，析出，残留在金属中）非金属物过饱和，析出，残留在金属中3）金属与外界物质作用）金属与外界物质作用4）金属液被大气氧化）金属液被大气氧化三、非金属夹杂物对铸件质量的影响三、非金属夹杂物对铸件质量的影响1.对机械性能的影响对机械性能的影响降低韧性，降低疲劳性降低韧性，降低疲劳性2.对铸造性能的影响
2、对铸造性能的影响降低流动性降低流动性造成热裂造成热裂促进缩孔促进缩孔3.有益作用有益作用与磷共晶提高硬度，增加耐磨性与磷共晶提高硬度，增加耐磨性球形硫化物改善钢的切削性能球形硫化物改善钢的切削性能8-2 非金属夹杂物的生成非金属夹杂物的生成一、非金属夹杂物生成的热力学条件一、非金属夹杂物生成的热力学条件可能性、方向和限度可能性、方向和限度1.标准自由能标准自由能2.活度活度假设假设:二、浇注前形成的非金属夹杂物（一次夹杂）二、浇注前形成的非金属夹杂物（一次夹杂）1.脱氧反应的进行条件脱氧反应的进行条件反应进行条件：反应进行条件：过饱和；过饱和；脱氧常数脱氧常数证明：证明：2.脱氧元素形成的非金
3、属夹杂物脱氧元素形成的非金属夹杂物1）脱氧剂不同，不同的夹杂物）脱氧剂不同，不同的夹杂物2）脱氧剂相同，也产生不同的夹杂物）脱氧剂相同，也产生不同的夹杂物T=1873K(1600)三、浇注时形成夹杂（二次夹杂）三、浇注时形成夹杂（二次夹杂）1.形成原因形成原因大气中的氧大气中的氧氧化性气氛氧化性气氛2.影响因素影响因素1）合金成分：易氧化元素含量，环境氧分压）合金成分：易氧化元素含量，环境氧分压2）浇注工艺：粗细、高度）浇注工艺：粗细、高度3）铸型条件：水分）铸型条件：水分4）液流特征：流动的平稳性）液流特征：流动的平稳性四、凝固时形成的非金属夹杂物四、凝固时形成的非金属夹杂物溶质再分配溶质再
4、分配 液相溶质富集液相溶质富集浓度升高浓度升高过饱和过饱和析出析出8-3夹杂物长大、分布和形态夹杂物长大、分布和形态一、粗化与长大一、粗化与长大1.长大原因长大原因碰撞、聚合碰撞、聚合1）碰撞原因：）碰撞原因：A.夹杂物密度不同，产生上浮或下沉夹杂物密度不同，产生上浮或下沉B.搅拌作用搅拌作用C.温度和浓度等导致对流温度和浓度等导致对流2）碰撞时间：）碰撞时间：相对速度，垂直距离相对速度，垂直距离3）碰撞几率：）碰撞几率：高高4）碰撞结果：）碰撞结果：长大；不长大长大；不长大2.长大条件长大条件1）同类夹杂）同类夹杂a.液态夹杂物粘度低，易形成完整球状液态夹杂物粘度低，易形成完整球状b.液态夹
5、杂物粘度高，易形成多链球状液态夹杂物粘度高，易形成多链球状2）不同类夹杂）不同类夹杂若聚合，则能量降低若聚合，则能量降低,形成更为复杂的化合物形成更为复杂的化合物二、夹杂物的分布二、夹杂物的分布2.微观区域夹杂微观区域夹杂a.作为金属非均质形核作用夹杂分布在晶内作为金属非均质形核作用夹杂分布在晶内b.处在凝固区的高熔点微小夹杂，可能分布在晶内或晶界处在凝固区的高熔点微小夹杂，可能分布在晶内或晶界1.宏观区域夹杂宏观区域夹杂集中在冒口或铸件上部、上表面和拐角处集中在冒口或铸件上部、上表面和拐角处原因：原因：生成的夹杂物密度小；不溶于金属液生成的夹杂物密度小；不溶于金属液分布于晶内及晶界的热力学判
6、据：分布于晶内及晶界的热力学判据：动力学条件：晶体生长速度大于其临界生长速度动力学条件：晶体生长速度大于其临界生长速度三、夹杂物的形状三、夹杂物的形状1.晶内晶内球形，多角形球形，多角形2.晶界晶界形态与润湿角（双边角）有关形态与润湿角（双边角）有关双边角从双边角从0180变化，由尖角变为球形变化，由尖角变为球形平衡：平衡：平衡状态遭到破坏，夹杂物以薄膜分布在晶界上平衡状态遭到破坏，夹杂物以薄膜分布在晶界上三、夹杂物对性能的影响三、夹杂物对性能的影响1.球形，对机械性能影响小，尖角、薄膜危害性大球形，对机械性能影响小，尖角、薄膜危害性大2.越细越分散，分布在晶内，危害性越小越细越分散，分布在晶
7、内，危害性越小8-4 减少和排除夹杂物的途径减少和排除夹杂物的途径一、减少一、减少1.正确选择合金成分，控制易氧化元素的含量正确选择合金成分，控制易氧化元素的含量2.合理的熔炼及浇注工艺合理的熔炼及浇注工艺a.保证充型平稳保证充型平稳b.减少与大气的接触时间减少与大气的接触时间c.厚大面尽可能不朝上厚大面尽可能不朝上d.集渣包集渣包3.真空浇注或在保护气氛下熔炼和浇注真空浇注或在保护气氛下熔炼和浇注二、排除二、排除1.粘附去除粘附去除a.加复合脱氧剂，形成密度小、熔点低的产物，易排除加复合脱氧剂，形成密度小、熔点低的产物，易排除b.加熔剂，吸收夹杂物加熔剂，吸收夹杂物2.长大去除长大去除搅拌，增加夹杂物之间、夹杂物与熔剂之间的碰撞搅拌，增加夹杂物之间、夹杂物与熔剂之间的碰撞3.过滤去除过滤去除a.非活性过滤：石墨、陶瓷制成的过滤器。机械作用非活性过滤：石墨、陶瓷制成的过滤器。机械作用b.活性过滤：活性过滤：NaF、CaF、Na3AlF6。机械与吸附作用。机械与吸附作用