Yleisesti käytettyjen elementtien rooli harmaassa valuraudassa
1. Hiili ja pii: Hiili ja pii ovat elementtejä, jotka edistävät voimakkaasti grafitoitumista. Hiiliekvivalenttia voidaan käyttää havainnollistamaan niiden vaikutuksia harmaan valuraudan metallografiseen rakenteeseen ja mekaanisiin ominaisuuksiin. Hiiliekvivalentin lisääminen saa grafiittihiutaleet karkeutumaan, lisäämään niiden lukumäärää ja vähentämään niiden lujuutta ja kovuutta. Päinvastoin, hiiliekvivalentin vähentäminen voi vähentää grafiittien määrää, jalostaa grafiittia ja lisätä primääristen austeniittidendriittien määrää, mikä parantaa harmaan valuraudan mekaanisia ominaisuuksia. Hiiliekvivalentin vähentäminen johtaa kuitenkin valun suorituskyvyn heikkenemiseen.
2. Mangaani: Mangaani itsessään on alkuaine, joka stabiloi karbideja ja estää grafitoitumista. Se stabiloi ja jalostaa harmaavaluraudan perliittiä. Välillä Mn = 0,5 % - 1,0 % mangaanin määrän lisääminen edistää lujuuden ja kovuuden paranemista.
3. Fosfori: Kun valuraudan fosforipitoisuus ylittää 0,02 %, voi tapahtua rakeiden välistä fosforin eutektiikkaa. Fosforin liukoisuus austeniittiin on hyvin pieni. Kun valurauta jähmettyy, fosfori jää periaatteessa nesteeseen. Kun eutektinen kiinteytys on lähes täydellinen, jäljelle jäävä nestefaasikoostumus eutektisten ryhmien välillä on lähellä kolmiosaista eutektista koostumusta (Fe-2%, C-7%, P). Tämä nestefaasi jähmettyy noin 955 ℃:ssa. Kun valurauta jähmettyy, molybdeeni, kromi, volframi ja vanadiini erottuvat kaikki fosforirikkaassa nestefaasissa, mikä lisää fosforin eutektin määrää. Kun valuraudan fosforipitoisuus on korkea, se vähentää itse fosforieutektiikan haitallisten vaikutusten lisäksi myös metallimatriisin sisältämiä seosaineita, mikä heikentää seosalkuaineiden vaikutusta. Fosfori eutektinen neste on tahmeaa jähmettyvän ja kasvavan eutektisen ryhmän ympärillä, ja sitä on vaikea saada täytettyä jähmettymiskutistumisen aikana ja valulla on suurempi taipumus kutistua.
4. Rikki: Se vähentää sulan raudan juoksevuutta ja lisää valukappaleiden taipumusta halkeilla kuumana. Se on haitallinen elementti valukappaleissa. Siksi monet ihmiset ajattelevat, että mitä pienempi rikkipitoisuus, sitä parempi. Itse asiassa, kun rikkipitoisuus on ≤ 0,05 %, tällainen valurauta ei toimi tavallisella käyttämämme siirrostusaineella. Syynä on se, että rokote hajoaa hyvin nopeasti ja valuihin ilmestyy usein valkoisia täpliä.
5. Kupari: Kupari on harmaan valuraudan valmistuksessa yleisimmin lisätty seosaine. Pääsyynä on se, että kuparilla on alhainen sulamispiste (1083 ℃), se on helppo sulaa ja sillä on hyvä seostusvaikutus. Kuparin grafitoitumiskyky on noin 1/5 piin vastaavasta, joten se voi vähentää valuraudan taipumusta valkeaksi. Samaan aikaan kupari voi myös alentaa austeniitin muuntumisen kriittistä lämpötilaa. Siksi kupari voi edistää perliitin muodostumista, lisätä perliittipitoisuutta ja jalostaa perliittiä ja vahvistaa siinä olevaa perliittiä ja ferriittiä, mikä lisää valuraudan kovuutta ja lujuutta. Kuitenkin mitä suurempi kuparin määrä, sitä parempi. Sopiva lisätyn kuparin määrä on 0,2-0,4 %. Kun lisätään suuri määrä kuparia, tinan ja kromin samanaikainen lisääminen on haitallista leikkausteholle. Se aiheuttaa suuren määrän sorbiittirakennetta muodostumisen matriisirakenteessa.
6. Kromi: Kromin seostusvaikutus on erittäin vahva, pääasiassa siksi, että kromin lisääminen lisää sulan raudan taipumusta saada valkoista valua, ja valu on helppo kutistua, mikä johtaa hukkaan. Siksi kromin määrää tulee valvoa. Toisaalta toivotaan, että sula rauta sisältää tietyn määrän kromia valun lujuuden ja kovuuden parantamiseksi; toisaalta kromia valvotaan tiukasti alarajalla, jotta valukappale ei kutistu ja lisää romumäärää. Perinteiset kokemukset osoittavat, että kun alkuperäisen sulan raudan kromipitoisuus ylittää 0,35 %, sillä on kohtalokas vaikutus valuun.
7. Molybdeeni: Molybdeeni on tyypillinen yhdistettä muodostava alkuaine ja vahva perliitti stabiloiva alkuaine. Se voi jalostaa grafiittia. Kun ωMo <0,8%, molybdeeni voi jalostaa perliittiä ja vahvistaa perliitin ferriittiä, mikä parantaa tehokkaasti valuraudan lujuutta ja kovuutta.
Harmaan valuraudassa on huomioitava useita ongelmia
1. Ylikuumenemisen lisääminen tai pitoajan pidentäminen voi saada olemassa olevat heterogeeniset ytimet sulassa katoamaan tai heikentää niiden tehokkuutta, mikä vähentää austeniittirakeiden määrää.
2. Titaani puhdistaa primaarista austeniittia harmaassa valuraudassa. Koska titaanikarbidit, nitridit ja karbonitridit voivat toimia austeniitin ydintymisen perustana. Titaani voi lisätä austeniitin ydintä ja jalostaa austeniitin rakeita. Toisaalta, kun sulassa raudassa on ylimääräistä Ti:tä, raudassa oleva S reagoi Ti:n kanssa Mn:n sijaan muodostaen TiS-hiukkasia. TiS:n grafiittiydin ei ole yhtä tehokas kuin MnS:n. Siksi eutektisen grafiittiytimen muodostuminen viivästyy, mikä lisää primaarisen austeniitin saostumisaikaa. Vanadiini, kromi, alumiini ja zirkonium ovat samanlaisia kuin titaani, koska niistä on helppo muodostaa karbideja, nitridejä ja karbonitridejä, ja niistä voi tulla austeniittiytimiä.
3. Eri ymppäysaineiden vaikutuksissa eutektisten klustereiden lukumäärään on suuria eroja, jotka on järjestetty seuraavaan järjestykseen: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Sr:tä tai Ti:tä sisältävällä FeSi:llä on heikompi vaikutus eutektisten klustereiden määrään. Harvinaisia maametallia sisältävillä siirrosteilla on paras vaikutus, ja vaikutus on suurempi, kun niitä lisätään yhdessä Al:n ja N:n kanssa. Al:a ja Bi:tä sisältävä ferropii voi lisätä voimakkaasti eutektisten klustereiden määrää.
4. Grafiitti-austeniitti kaksivaiheisen symbioottisen kasvun rakeita, joiden keskellä on grafiittiytimet, kutsutaan eutektisiksi klustereiksi. Submikroskooppiset grafiittiaggregaatit, jäännössulamattomat grafiittihiukkaset, primääriset grafiittihiutalehaarat, korkean sulamispisteen yhdisteet ja kaasusulkeumat, joita on sulassa raudassa ja jotka voivat olla eutektisen grafiitin ytimiä, ovat myös eutektisten klustereiden ytimiä. Koska eutektinen ydin on eutektisen klusterin kasvun lähtökohta, eutektisten klustereiden lukumäärä heijastaa niiden ytimien määrää, jotka voivat kasvaa grafiitiksi eutektisessa rautanesteessä. Eutektisten klustereiden määrään vaikuttavia tekijöitä ovat muun muassa kemiallinen koostumus, sulan raudan ydintila ja jäähtymisnopeus.
Hiilen ja piin määrällä kemiallisessa koostumuksessa on tärkeä vaikutus. Mitä lähempänä hiiliekvivalentti on eutektista koostumusta, sitä enemmän eutektisia klustereita on. S on toinen tärkeä elementti, joka vaikuttaa harmaan valuraudan eutektisiin klustereihin. Alhainen rikkipitoisuus ei edistä eutektisten klustereiden lisääntymistä, koska sulassa raudassa oleva sulfidi on tärkeä grafiittiytimen aine. Lisäksi rikki voi vähentää heterogeenisen ytimen ja sulatteen välistä rajapintaenergiaa, jolloin useampia ytimiä voidaan aktivoida. Kun W (S) on alle 0,03 %, eutektisten klustereiden lukumäärä vähenee merkittävästi ja siirrostuksen vaikutus vähenee.
Kun Mn:n massaosa on 2 %:n sisällä, Mn:n määrä kasvaa ja eutektisten klustereiden lukumäärä kasvaa vastaavasti. Nb on helppo muodostaa hiili- ja typpiyhdisteitä sulaan rautaan, joka toimii grafiittiytimenä eutektisten klustereiden lisäämiseksi. Ti ja V vähentävät eutektisten klustereiden määrää, koska vanadiini vähentää hiilipitoisuutta; titaani vangitsee helposti S:n MnS:ssä ja MgS:ssä muodostaen titaanisulfidia, eikä sen ydintämiskyky ole yhtä tehokas kuin MnS:n ja MgS:n. N sulassa raudassa lisää eutektisten klustereiden määrää. Kun N-pitoisuus on alle 350 x10-6, se ei ole ilmeistä. Tietyn arvon ylityksen jälkeen alijäähdytys lisääntyy, mikä lisää eutektisten klustereiden määrää. Sulan raudan happi muodostaa helposti erilaisia oksidisulkeumia ytimiksi, joten hapen lisääntyessä eutektisten klustereiden määrä lisääntyy. Kemiallisen koostumuksen lisäksi eutektisen sulatteen ydintila on tärkeä vaikuttava tekijä. Korkean lämpötilan ja ylikuumenemisen ylläpitäminen pitkään aiheuttaa alkuperäisen ytimen katoamisen tai pienenemisen, vähentää eutektisten klustereiden määrää ja kasvattaa halkaisijaa. Rokotushoito voi parantaa merkittävästi ydintilaa ja lisätä eutektisten klustereiden määrää. Jäähtymisnopeudella on erittäin selvä vaikutus eutektisten klustereiden lukumäärään. Mitä nopeampi jäähtyminen, sitä enemmän eutektisia klustereita on.
5. Eutektisten klustereiden määrä heijastaa suoraan eutektisten rakeiden paksuutta. Yleensä hienot rakeet voivat parantaa metallien suorituskykyä. Saman kemiallisen koostumuksen ja grafiittityypin edellytyksellä eutektisten klustereiden lukumäärän kasvaessa vetolujuus kasvaa, koska eutektisten klustereiden grafiittilevyt hienonevat eutektisten klustereiden määrän kasvaessa, mikä lisää lujuutta. Piipitoisuuden kasvaessa eutektisten ryhmien määrä kuitenkin kasvaa merkittävästi, mutta lujuus sen sijaan vähenee; valuraudan lujuus kasvaa tulistuslämpötilan noustessa (1500 ℃), mutta tällä hetkellä eutektisten ryhmien määrä vähenee merkittävästi. Pitkäaikaisen rokotushoidon aiheuttaman eutektisten ryhmien lukumäärän muutoslain ja vahvuuden kasvun välinen suhde ei aina ole samansuuntainen. Siia ja Ba:ta sisältävällä FeSi:llä ymppäyskäsittelyllä saatu lujuus on suurempi kuin CaSi:lla, mutta valuraudan eutektisten ryhmien määrä on paljon pienempi kuin CaSi:n. Eutektisten ryhmien määrän kasvaessa valuraudan kutistumistaipumus kasvaa. Pienten osien kutistumisen estämiseksi eutektisten ryhmien lukumäärä tulisi kontrolloida alle 300-400/cm2.
6. Lisäämällä seosalkuaineita (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb), jotka edistävät alijäähtymistä grafitoiduissa ymppäysaineissa, voidaan parantaa valuraudan alijäähtymisastetta, jalostaa rakeita, lisätä austeniitin määrää ja edistää austeniitin muodostumista. perliitti. Lisätyt pinta-aktiiviset elementit (Te, Bi, 5b) voidaan adsorboida grafiittiytimien pintaan grafiitin kasvun rajoittamiseksi ja grafiitin koon pienentämiseksi, jotta saavutetaan tarkoitus parantaa kokonaisvaltaisia mekaanisia ominaisuuksia, parantaa tasaisuutta ja lisätä organisaation säätelyä. Tätä periaatetta on sovellettu korkeahiilisen valuraudan (kuten jarruosien) tuotantokäytännössä.
Postitusaika: 05.06.2024
