【热坛学习】球墨铸铁黑渣缺陷分析
【热坛学习】球墨铸铁黑渣缺陷分析
黑渣（硅酸镁渣）是一种以MgO和SiO2复合形成的化合物为主体、并含有硫化物、氧化物、铁、碳以及少量硫、钙、锰所形成的熔渣。从形态上看，这种熔渣呈块状、条索状或细碎状。块状黑渣常和漂浮石墨结合在一起，尺寸由几百微米到几毫米，邻近渣区的石墨大部分是片状或蠕虫石墨。绳索状黑渣多半是在铁水流动时形成，一般多出现在铸件上部。其附近的石墨多数呈爆裂状或蠕虫状，更远处有不规则石墨或片状石墨。单个细碎黑渣体积比较细小，成群地存在于铸件各处，没有漂浮石墨的区域也有这种渣存在。渣区附近存在不规则石墨，邻近渣区氧含量很低。
硅酸镁渣在光镜下呈暗黑色,常称为黑渣。
黑渣的主要组成物是MgO、SiO2组成的复化合物硅酸镁（2MgO·SiO2或MgSiO3）和非晶质硅酸盐。硅酸镁被称为镁橄榄石。在黑渣中的质量分数约为25%~30%。除了镁橄榄石以外,黑渣中还含有 FeSiO4（铁橄榄石）。MgSiO3和 FeSiO4或以聚合状态或以游离状态存在于铁水中。上述成分的熔渣熔点较高,成为铁水中的固态渣。
含有镁和硅的球化合金中镁大部分以Mg2Si形式存在。合金中的Mg2Si在高温铁水中瞬间即行燃烧,残留物为MgO和硅。硅进一步氧化生成的SiO2与MgO反应,可能产生两种产物:
2MgO+SO2—>Mg2SiO4（镁橄榄石）
MgO+SiO2—> MgSiO3（顽辉石）
当MgO和SO2符合2MgO·SiO2化合比或MgO过剩时反应产物绝大多数为Mg2SiO4，反之则MgSiO3生成量增加。我们希望尽量减少渣中 Mg2SiO4量，因为Mg2SiO4含量少的熔渣，易于浮至铁水表面而被清除。
炉前处理完毕的铁水应尽快浇注。因为铁水停留时间延长，硅的氧化物增多，而且Mg2SiO4的阳离子被铁离子置换，置换下来的镁可能又进入新的硅酸盐，增加黑渣数量。
以硅酸镁为主体的熔渣量随加镁量增加而增加。加镁0.15%时,熔渣总量约占铁水重量的0.1%。球化剂中硅含量低时，Mg2SiO4、晶态和非晶态氧化物均减少。即使球化剂不含硅，上述物质仍存在。球化剂中含有铈或重稀土元素，明显减少黑渣的生成量。残余镁量超过0.06%时，黑渣量明显增加。MgS不是构成黑渣的物质，但它容易和黑渣聚合，增加黑渣体积。
下表为工艺因素对黑渣生成的影响
| 工艺因素 | 工艺因素数值增加产生的影响 | |
| 黑渣量% | 黑渣中镁橄榄石量% | |
| 处理后铁水停留时间 | + | + |
| 铁水温度 | - | - |
| 球化处理温度 | 有最大值 | 有最大值 |
| 铁水含硫量 | + | - |
| 加镁量 | + | + |
| 残余镁量 | + | + |
| 加铈量 | - | - |
| 铁水含硅量 | + | + |
| 球化剂含硅量 | + | + |
| 孕育剂含硅量 | + | - |