用消失模鑄造生產(chǎn)鑄鋼件，鑄件表面增碳一直是人們爭(zhēng)論的話題。究竟消失模鑄造是否適合于生產(chǎn)鑄鋼件，特別是低碳鋼鑄件我們進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)。 

（一）增碳的現(xiàn)象及機(jī)理 

鑄鋼表面增碳的形式表現(xiàn)在幾個(gè)方面：表面增碳、體積增碳、局部增碳和表面脫碳。 

表面增碳：在鋼液充型過程中，鋼液前沿與固態(tài)模樣之間的氣隙內(nèi)有大量的氫存在。說明有固相碳生成。氣體產(chǎn)物可在負(fù)壓作用下滲入涂層而排出鑄型。但固相碳被吸附于涂層壁鑄件的表面，造成鑄件表面增碳。另外，苯乙烯、苯蒸汽在負(fù)壓作用下排出時(shí)，冷凝在涂層及周圍的砂子中。 

體積增碳：在澆注過程中，鋼液前沿和模樣之間的動(dòng)態(tài)間隙內(nèi)存在很大的熱量梯度，間隙內(nèi)的熱量從鋼液前沿轉(zhuǎn)移到模樣分解主要靠熱輻射完成?？拷撘呵把爻鰷囟茸罡撸咏撘簻囟?，該處碳的生成量大，所以充型過程該處鋼液液面增碳所需動(dòng)力學(xué)熱力學(xué)條件都很充分，此時(shí)容易形成鑄件體積增碳。 

局部增碳：當(dāng)鋼液引入鑄型的方法不當(dāng)時(shí)，澆注過程中液態(tài)產(chǎn)物被卷入鋼液內(nèi)部，進(jìn)而分解為固相碳和氣體，氣體若未能溢出鋼液留在內(nèi)部即導(dǎo)致氣孔產(chǎn)生；固相碳直接為鋼液所吸收，從而造成鑄件局部含碳量提高，形成鑄件局部增碳。 

表面脫碳：消失模鑄造采用干砂造型，鑄件冷速較慢，凝固后的鑄件表面含碳量會(huì)繼續(xù)發(fā)生變化，冷卻過程中不僅有表面增碳，還有表面脫碳。表面脫碳在較高溫度下即行終止，而脫碳主要是在鑄件冷卻過程中形成。

（二）減少增碳的措施 

消失模鑄鋼件表面增碳的影響因素包括鋼液的成份、鑄件壁厚、鑄件的冷卻速度、涂料層的厚度及透氣性、負(fù)壓度、模樣材料、模樣密度、澆冒口工藝、排氣方法、澆注位置、澆注溫度、澆注速度等。 

1.原始鋼液與模樣碳濃度的平衡 

鑄鋼件表面碳濃度的分布，主要取決于模樣分解產(chǎn)物中碳與鋼液中碳的濃度梯度，隨著鋼液中原始碳量的提高，二者的濃度差縮小，可有效地抑制鑄鋼件表面增碳。鋼液中合金元素對(duì)鑄鋼件表面增碳有很大的影響，如 Cr 可增加鑄鋼表面的增碳，但可以減少碳層的深度。 

2.選用低密度或低含碳模樣材料 

模樣材料的變化可顯著降低模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度，從而減少鑄件表面的增碳。模樣的密度越低，不僅發(fā)氣量減小，而且生成的固相碳也相應(yīng)減少，所以可使模樣分解產(chǎn)物中碳的濃度降低。低密度的模樣易于氣化，殘存液相少，所以對(duì)鋼液的冷卻作用小，有利于降低鑄鋼局部增碳。澆鑄時(shí)宜產(chǎn)生反噴、嗆火、氣孔等缺陷，可作為鑄鋼件的首先模樣材料。 

在模樣材料中增加脫碳劑，如硼酸、硼砂等，防止其燃燒；也可加入苛性堿、磷酸氫氨鹽類，提高模樣發(fā)火溫度，推遲延緩燃燒，縮短金屬液與模樣熱解產(chǎn)物的作用時(shí)間。 

3.使用高透氣性涂料 

在鑄鋼件消失模鑄造生產(chǎn)中，涂料是影響鑄鋼件表面增碳的又一個(gè)重要因素。涂料層的透氣性好，可減少增碳量。骨料圓整、力度較粗且集中分布，多空結(jié)構(gòu)的涂料有利于提高涂層的透氣性。另外減少涂層的厚度，也可顯著增強(qiáng)涂層的透氣性。有經(jīng)驗(yàn)表明，涂料層厚度對(duì)增碳的影響程度大于涂料材料的組成。在涂料層透氣性較低的情況下，已經(jīng)形成的碳排除困難，間隙中氣壓增大，提高了模樣材料的氣化溫度，從而形成的固相碳相應(yīng)增多，致使鑄件表面增碳的傾向增大。在涂料中增加氧化性材料，可改變澆鑄過程中的還原性氣氛，有效地抑制住件表面增碳。

4.合理的澆鑄工藝 

澆鑄工藝對(duì)鑄鋼件表面增碳的影響比較復(fù)雜，關(guān)鍵是內(nèi)澆道位置的選擇、設(shè)置必要的排氣通道和集渣冒口。采用底澆時(shí)，鑄件上部的增碳量較大；采用側(cè)鑄或頂鑄時(shí)，鑄件頂部增碳的規(guī)律性較差，鑄件下部易出現(xiàn)局部增碳現(xiàn)象。設(shè)置必要的排氣通道、集渣冒口后；可引導(dǎo)熱解產(chǎn)物的順利排出，利于減輕增碳缺陷。對(duì)于壁厚不均勻的鑄件，內(nèi)澆道開設(shè)在薄壁處有利于減輕增碳缺陷。采用較高的澆鑄溫度和適當(dāng)?shù)臐茶T速度，可有利于鋼液的順利充填和熱解產(chǎn)物的順利排出。

5.合適的型壁負(fù)壓度 

適當(dāng)提高負(fù)壓度，有利于降低鑄件表面的增碳程度。負(fù)壓可降低間隙內(nèi)生成的氣體濃度，使模樣熱解產(chǎn)物中的固相碳數(shù)量減少；同時(shí)負(fù)壓還有利于已生成的固相碳隨著氣體排出型外，進(jìn)而減少鑄件增碳。對(duì)于一般鑄鋼件，負(fù)壓度可控制在0.03～0.05MPa。 另外，為了減少涂料層中熱解碳進(jìn)一步向高溫鑄件表面擴(kuò)散，鑄件應(yīng)盡早進(jìn)行落砂處理。