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(guò)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(guò)檢驗(yàn)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(shuō)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(shí)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(shí)踐觀察，反白口缺陷經(jīng)常發(fā)生在更換不同型號(hào)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(shí)間。
2形成原因反白口這異常組織多見(jiàn)于截面薄的鑄件。對(duì)于反白口的生成機(jī)理，在生產(chǎn)實(shí)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(huì)生成的。我們認(rèn)為與下列諸因素有關(guān)1冷卻速度對(duì)生成反白口的影響眾所周知，當(dāng)鐵水中含碳量低時(shí)，硅的石墨化作用也將大為減弱，因而在冷卻速度比較快時(shí)，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(jì)算斷面系數(shù)尺=環(huán)樣斷面面積環(huán)樣斷面周長(zhǎng)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(shí)，冷卻速度的快慢對(duì)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(guò)某臨界值而生成的。
2化學(xué)成份對(duì)反白口生成的影響碳桂含量對(duì)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(jī)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(jī)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(diǎn)向左上方移動(dòng)，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(shí)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�；钊h(huán)用耐磨鑄鐵碳硅成分含量有比例要求的。經(jīng)驗(yàn)昭示硅含量應(yīng)盡可能低到斷面尺值所允許的限度，因?yàn)樘剂枯^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(huì)發(fā)現(xiàn)鑄環(huán)中出現(xiàn)局部過(guò)硬隨著硅含量加大，發(fā)生反白口的趨勢(shì)也在增大。
硫錳含量在鑄環(huán)中對(duì)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(shí)，很容易促成白口的產(chǎn)生。硫含量高時(shí)，硫化物沿晶界分布，降低了鑄鐵的晶間強(qiáng)度，使產(chǎn)生脆裂的傾向更為嚴(yán)重，造成鑄環(huán)的機(jī)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�？墒窃诨钊h(huán)單體鑄造生產(chǎn)中，實(shí)際起作用的不是它兩者各自的絕對(duì)含量，而是它們的比值。把這種比值我們?cè)谌壑婆淞现蟹Q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(guò)高n1.75S.3，這個(gè)原因已被實(shí)踐所證明。
為了提高活塞環(huán)的使用性能和機(jī)械性能，在熔煉時(shí)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(shí)，反石墨化作用強(qiáng)烈。在對(duì)反白口斷面作光譜分析時(shí)，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(qiáng)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(yàn)處理鑄環(huán)鐵水，結(jié)果發(fā)現(xiàn)當(dāng)土殘留量較高時(shí)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(guò)熱時(shí)間和孕育處理對(duì)生成反白口影響單體鑄造活塞環(huán)熔化時(shí)，鐵水過(guò)熱溫度往往超過(guò)1550即鐵水超過(guò)液相線的溫度。過(guò)熱時(shí)間是指鐵水熔化這個(gè)溫度后到出鐵的這段時(shí)間。過(guò)熱時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)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(shí)為保證成形好，必須要求有足夠的高溫熔液。但是，熔化到過(guò)熱溫度后，過(guò)熱時(shí)間較長(zhǎng)或延長(zhǎng)高溫靜置時(shí)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(guò)冷度下凝固，導(dǎo)致鑄環(huán)嚴(yán)重過(guò)冷，甚至產(chǎn)生麻口白口。由于基體組織被異化，隨時(shí)存在著生成反白口組織的因素。過(guò)熱間延長(zhǎng)，除嚴(yán)重氧化還會(huì)吸入更多氫氧，增加了孕育處理的難度。高溫過(guò)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(dòng)；也使得爐襯因侵蝕而變薄，無(wú)疑會(huì)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(jī)會(huì)。筆者到過(guò)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(bǔ)后來(lái)烘干，即在出鐵槽瞬時(shí)孕育，其實(shí)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(guò)冷現(xiàn)象；出鐵槽潮濕時(shí)出鐵會(huì)造成鐵水翻動(dòng)，瞬時(shí)隨鐵水流加入孕育劑時(shí)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(duì)石墨化作用阻礙的原故，是有道理的。這樣即便沒(méi)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(shí)間粒度組成及原鐵水質(zhì)量等相關(guān)。同時(shí)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(jì)恰當(dāng)與否，也是對(duì)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(jì)，著眼點(diǎn)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(gè)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(huì)生成反白口組織3控制措施通過(guò)以上對(duì)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(shí)到反白口異常組織生成不是單原因所致，從控制角度來(lái)講，在鑄造產(chǎn)生過(guò)程中，所以就要從各個(gè)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(jiān)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(lái)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(shì)，還要學(xué)會(huì)及時(shí)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(shí)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(shí)要避免硫錳比過(guò)高對(duì)鍍鉻的廢環(huán)加入量嚴(yán)格控制入爐量，不宜超過(guò)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(duì)新生鐵的遺傳性問(wèn)題應(yīng)予以足夠重視，解決好因其可能帶來(lái)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(yùn)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(shí)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(shí)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(duì)回用砂要給予足夠的冷卻時(shí)間，減少型砂溫度的波動(dòng)范圍，其溫度控制在濕溫士1以內(nèi)。型砂水分過(guò)高后，還會(huì)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(shí)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(zhēng)實(shí)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(huì)增加鐵水中含氣量而且延長(zhǎng)熔化時(shí)間�；钊h(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(duì)鐵水溫度過(guò)熱要高度注意，延長(zhǎng)過(guò)熱時(shí)間結(jié)晶晶核數(shù)量減少，使鑄環(huán)結(jié)晶時(shí)過(guò)冷度增加，由于過(guò)冷值增大，共晶結(jié)晶伴隨生成自由滲碳體。過(guò)熱延長(zhǎng)還會(huì)使?fàn)t襯中302還原異常迅速，勢(shì)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(qiáng)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(jī)械性能，無(wú)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(duì)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(shí)的鐵水溫度控制在1士101為好，生產(chǎn)實(shí)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(shí)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(yàn)分析結(jié)果而定，禁止沒(méi)有區(qū)別的等量對(duì)待。十年代我國(guó)內(nèi)燃機(jī)配件技術(shù)人員赴德國(guó)格茨公司考察時(shí)就目睹到在出鐵瞬時(shí)孕育時(shí)，位勞工給鐵水流加孕育劑因把300克錯(cuò)拿500克使用，被現(xiàn)場(chǎng)工程師發(fā)現(xiàn)后受罰的實(shí)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(shí)禁止加入硅鐵粉，因加入后鐵水面熱氣對(duì)流作用造成氧化和飛濺。為了排除孕育劑存放時(shí)吸入的潮氣，使用前必須烘干。采用瞬時(shí)孕育加入出鐵槽時(shí)，要求出鐵槽必須干燥，避免出鐵時(shí)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(guò)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(shí)鐵水過(guò)熱溫度又不能太高，以免過(guò)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(shí)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(shí)間內(nèi)充滿鑄型，每包鐵水盡快澆注完畢對(duì)提高質(zhì)量和防止反白口生成很有利。在澆注時(shí)，不能使鐵水?dāng)嗔�，否則易造成澆不足冷隔和氣孔等鑄造缺陷。
目前國(guó)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(duì)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(shí)形成旋渦流氣體會(huì)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(huì)因產(chǎn)生氣孔而報(bào)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(shí)，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(yàn)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(xiàng)工作做得細(xì)致，產(chǎn)生反白口的機(jī)率就會(huì)大大減少。在控制單體鑄造活塞環(huán)反白口缺陷的實(shí)踐過(guò)程中，這十年來(lái)直很穩(wěn)定，再未出現(xiàn)過(guò)反復(fù)。明我們對(duì)于單體鑄造活塞環(huán)產(chǎn)生反白口形成原因的認(rèn)識(shí)和采取的富有成效的控制措施，在理論認(rèn)識(shí)上是比較正確的，在生產(chǎn)實(shí)踐上是成功的。
