不銹鋼鑄件加工后花斑缺陷分析與改進

不銹鋼轉輪系列鑄件采用消失模鑄造，鑄件壁厚不均、形狀復雜，輪毅處厚度達140mm，葉片厚度為15mm，轉輪加工后發現內腔輪毅部位出現花斑現象，花斑在軸孔處分布密集，呈白色，手感粗糙，用水或清洗液無法去除，用酸腐蝕，花斑依然存在。

1機加工分析

缺陷產生后，初步認為是機加工參數設置不合理造成的加工損傷。于是進行更換不同材料的刀具、刀口角度、鋒利程度，更改切削參數，降低進刀量及切削速度，更換切削液，重新加工。經過很多次試驗，結果缺陷依然存在，可以確定花斑缺陷不是機加工因素形成的。

2液體滲透探傷分析

對轉輪缺陷部位取樣，進行PT檢測，花斑呈淡紅色，隱約可見其跡象呈非點狀，非線性，也非面積性，根據跡象判定花斑不屬于縮松、縮孔類鑄造缺陷，也不屬于氣孔、夾渣等熔煉澆注產生的缺陷，由此說明鑄造工藝是性的。

鑄件的零分析產品結構，轉輪輪毅部位厚大，直接補縮困難，所以因工藝需要將輪毅內孔做成盲孔，利于對輪毅充分補縮。鑄件澆注后，由于輪毅部位相對熱節較大，且散熱條件差，冷卻速度很慢，造成碳化物呈塊狀、網狀析出。鑄件鑄態組織中存在的塊狀、網狀碳化物在隨后的熱處理奧氏體化溫度階段，能逐漸溶解，并奧氏體化。因此只要熱處理得當，鑄態的粗大碳化物不會形成花斑缺陷。

脆性塊狀碳化物原本可以通過熱處理重新奧氏體化。由于鑄件壁厚不均，為了兼顧轉輪葉片部位免于過燒，將熱處理的參數設置為：升溫速度V≤150℃/h，保溫溫度（1100±10）℃，保溫時間2.5h。輪毅的盲孔中型殼沒有清理干凈，使輪毅部位當量熱節增大，所以按照此熱處理參數無法使輪毅內芯處的塊狀碳化物充分溶解。輪毅處于轉輪的中間，外面有球面形狀的鼓面包圍，散熱條件非常差，鑄件在熱處理高溫出爐入水時，降低了冷卻速度，致使碳化物不同程度的再次析出。

鑄態碳化物未奧氏體化，加之入水冷卻時，冷卻速度不足，再次析出碳化物，使得組織中碳化物出現異常。

通過以上分析，明確了不銹鋼鑄件加工后產生花斑缺陷的原因。既要鑄件輪毅部位的質量，也要加工后的花斑缺陷，鑄造工藝不能改變，只能通過改變熱處理條件來解決這一難題。在熱處理前將輪毅盲孔處的型殼，然后采用粗加工的方式將內腔補貼去除，使盲孔變為通孔，內徑單邊留有2mm的加工余量，盡可能減小輪毅部位的厚度，同時熱處理擺放時將輪毅部位錯開，鑄件間的間距控制在100~150mm，再進行熱處理，使澆注后產生的塊狀碳化物充分溶解，也促使熱處理時鑄件出爐后高溫入水冷卻速度加快，避免再次析出塊狀、網狀碳化物。

由于轉輪輪毅部位厚大，為補縮需要工藝設計成盲孔，澆注后該部位冷卻速度慢，晶間析出大量粗大塊狀碳化物。固溶處理時，厚大的輪毅部位，無法充分奧氏體化，固溶處理冷卻時，該處散熱條件差，冷卻速度慢，晶間再次析出塊狀、網狀碳化物。由于碳化物為脆性相，加工時塊狀、網狀碳化物脆性脫落，脫落處呈現花斑色澤。為此采用熱處理前將型殼清理干凈，粗加工將盲孔打通，熱傳導條件，了花斑缺陷。