铸造基础知识分享

铜材品类对冶铸金材液体热铸件缺失物材的制约

精华0201

  不同品位黄铜锭的原始组织与性能和分别为A、B两种铜锭的抛光态和浸蚀态显微组织。通过比较可见,B铜锭的氧化夹杂物明显多于A铜锭,经浸蚀后进一步发现,A铜锭的晶粒基本为大小均匀的等轴晶,而B铜锭的晶粒中柱状晶偏多且晶粒组织较粗大。明B铜锭的生产厂家在铜锭的熔炼过程中对氧化夹杂物的排除重视不够,并直接影响晶粒的形核与长大。黄铜的典型显微组织为α+β+Pb(以质点状态存在)<11>。其中,α相为富铜相,呈白色,数量较多;β相为富锌相,易被腐蚀,呈黑色,数量比α相少;Pb质点细小,颜色比β相浅。显微硬度测试结果明,同种原材料中β相的显微硬度比α相的显微硬度大;A铜锭的各物相的显微硬度值均比B铜锭的高。综合分析可知A黄铜锭综合质量优于B黄铜锭。

  有细化剂的加入,铸件的晶粒均比相应原始铜锭的晶粒明显细小,除了氧化夹杂的含量有明显区别外,不同品位黄铜锭对铸件基本相的组织形态影响不大。对铸件中的夹杂物进行EDAX分析,根据结果可初步判断:采用不同品位铜锭生产的黄铜铸件,其夹杂相均为以Pb氧化物为主、混有Cu、Zn、Si等氧化物的复合氧化物夹杂。夹杂的存在易吸附气体,使铸件中易出现气孔缺陷。

  显微硬度测试结果明:同一铸件中不同物相的硬度变化规律与原始铜锭基本相同,但相对原始铸锭中的各化合物相的硬度,铸件AC中各物相的硬度明显增大,其中α相硬度增大18.4%,β相硬度增大12.2%;而铸件BC中物相的硬度则变化不大。结晶组织细化虽是铸件硬度增大的重要原因,但硬度的大小还受到铸锭元素组成以及铸件中冶金缺陷的影响,其中,铸件中各物相的硬度直接影响了材料的整体硬度。进一步分析可知,浇铸后,铸件中的Al含量均高于原始铜锭且铸件BC中的Al含量较高,虽可提高铸件强度,但其含量已超过了允许范围(0.7%),易形成氧化夹杂物(Al2O3),此外,铸件BC中的Si含量也较低,从而共同削弱了结晶组织细化所带来的强化效果。因此,在熔炼时加强对Al、Si等基体强化元素的调整,以巩固甚至加强细化处理的效果。由还可发现,虽然A、B两种铜锭的成分大致相同,有害元素(如P、S、As等)均控制在所允许的范围之内,但Sb元素的含量均超标,浇铸成铸件后也是如此,该元素易沿晶界形成硬脆的Cu2Sb化合物网膜,降低铸件性能,应采取其它熔体处理手段去除。

  结论(1)A、B两种铜锭的成分相差不大,但B铜锭的氧化夹杂较多,由于熔炼过程的合金细化及成分调整,使铜锭品位对黄铜铸件的结晶组织形态影响不大,夹杂相均为以Pb氧化物为主、混有Cu、Zn或Si等氧化物的复合夹杂。(2)原始铜锭的冶金质量直接影响铸件的性能,在原工艺中应采取有效措施对铜熔液进行脱氧除渣,并调整铸件中的Al、Si和Sb元素含量,以有效减弱冶金缺陷对铸件性能的影响。

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