Rollen til ofte brukte elementer i grått støpejern
1.Karbon og silisium: Karbon og silisium er elementer som sterkt fremmer grafitisering. Karbonekvivalenter kan brukes til å illustrere deres effekter på den metallografiske strukturen og de mekaniske egenskapene til grått støpejern. Økning av karbonekvivalenten fører til at grafittflakene blir grovere, øker i antall og reduseres i styrke og hardhet. Tvert imot kan reduksjon av karbonekvivalenten redusere antall grafitter, raffinere grafitt og øke antallet primære austenittdendritter, og dermed forbedre de mekaniske egenskapene til grått støpejern. En reduksjon av karbonekvivalenten vil imidlertid føre til en reduksjon i støpeytelsen.
2.Mangan: Mangan i seg selv er et element som stabiliserer karbider og hindrer grafitisering. Den virker stabiliserende og foredler perlitt i grått støpejern. I området Mn=0,5 % til 1,0 %, bidrar økning av mengden mangan til å forbedre styrke og hardhet.
3. Fosfor: Når fosforinnholdet i støpejern overstiger 0,02 %, kan det forekomme intergranulær fosforeutektikk. Oppløseligheten av fosfor i austenitt er svært liten. Når støpejern størkner, forblir i utgangspunktet fosfor i væsken. Når den eutektiske størkningen er nesten fullført, er den gjenværende væskefasesammensetningen mellom de eutektiske gruppene nær den ternære eutektiske sammensetningen (Fe-2%, C-7%, P). Denne væskefasen stivner ved ca. 955 ℃. Når støpejern størkner, blir molybden, krom, wolfram og vanadium alle segregert i den fosforrike væskefasen, noe som øker mengden av fosforeutektisk. Når fosforinnholdet i støpejern er høyt, vil det i tillegg til de skadelige effektene av selve fosforeutektikken også redusere legeringselementene som finnes i metallmatrisen, og dermed svekke effekten av legeringselementene. Den fosforeutektiske væsken er grøtaktig rundt den eutektiske gruppen som størkner og vokser, og det er vanskelig å få påfyll under størkningssvinnet, og støpingen har større tendens til å krympe.
4.Svovel: Det reduserer flyten til smeltet jern og øker tendensen til støpegods til å sprekke varme. Det er et skadelig element i støpegods. Derfor tror mange at jo lavere svovelinnhold, jo bedre. Faktisk, når svovelinnholdet er ≤0,05 %, fungerer ikke denne typen støpejern for det vanlige inokuleringsmidlet vi bruker. Årsaken er at inokulasjonen forfaller veldig raskt, og det oppstår ofte hvite flekker i avstøpningene.
5.Kobber: Kobber er det mest brukte legeringselementet i produksjonen av grått støpejern. Hovedårsaken er at kobber har et lavt smeltepunkt (1083℃), er lett å smelte og har en god legeringseffekt. Grafitiseringsevnen til kobber er omtrent 1/5 av silisiums, så det kan redusere tendensen til støpejern til å ha en hvit støping. Samtidig kan kobber også redusere den kritiske temperaturen ved transformasjon av austenitt. Derfor kan kobber fremme dannelsen av perlitt, øke innholdet av perlitt og raffinere perlitt og styrke perlitt og ferritt deri, og dermed øke hardheten og styrken til støpejern. Men jo høyere mengden kobber er, jo bedre. Den passende mengden kobber tilsatt er 0,2 % til 0,4 %. Når du tilsetter store mengder kobber, er tilsetning av tinn og krom samtidig skadelig for kutteytelsen. Det vil føre til at det produseres en stor mengde sorbittstruktur i matrisestrukturen.
6. Krom: Legeringseffekten av krom er veldig sterk, hovedsakelig fordi tilsetning av krom øker tendensen til smeltet jern til å ha en hvit støping, og støpingen er lett å krympe, noe som resulterer i avfall. Derfor bør mengden krom kontrolleres. På den ene siden håper man at det smeltede jernet inneholder en viss mengde krom for å forbedre styrken og hardheten til støpegodset; på den annen side er krom strengt kontrollert ved den nedre grensen for å hindre at støpegodset krymper og forårsaker en økning i skrothastigheten. Tradisjonell erfaring tilsier at når krominnholdet i det originale smeltede jernet overstiger 0,35 %, vil det ha en dødelig effekt på støpingen.
7. Molybden: Molybden er et typisk sammensetningsdannende grunnstoff og et sterkt perlittstabiliserende element. Det kan foredle grafitt. Når ωMo<0,8%, kan molybden raffinere perlitt og styrke ferritten i perlitt, og dermed effektivt forbedre styrken og hardheten til støpejern.
Flere problemer i grått støpejern må noteres
1. Å øke overopphetingen eller forlenge holdetiden kan få de eksisterende heterogene kjernene i smelten til å forsvinne eller redusere effektiviteten, og redusere antallet austenittkorn.
2.Titan har effekten av å raffinere primær austenitt i grått støpejern. Fordi titankarbider, nitrider og karbonitrider kan tjene som grunnlag for kjernedannelse av austenitt. Titan kan øke kjernen av austenitt og foredle austenittkorn. På den annen side, når det er overskudd av Ti i det smeltede jernet, vil S i jernet reagere med Ti i stedet for Mn for å danne TiS-partikler. Grafittkjernen til TiS er ikke like effektiv som MnS. Derfor forsinkes dannelsen av eutektisk grafittkjerne, og øker dermed utfellingstiden for primær austenitt. Vanadium, krom, aluminium og zirkonium ligner titan ved at de lett kan danne karbider, nitrider og karbonitrider, og kan bli austenittkjerner.
3.Det er store forskjeller i effekten av ulike inokulanter på antall eutektiske klynger, som er ordnet i følgende rekkefølge: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi som inneholder Sr eller Ti har en svakere effekt på antall eutektiske klynger. Inokulanter som inneholder sjeldne jordarter har best effekt, og effekten er mer signifikant når den tilsettes i kombinasjon med Al og N. Ferrosilisium som inneholder Al og Bi kan øke antallet eutektiske klynger sterkt.
4. Kornene av grafitt-austenitt to-fase symbiotisk vekst dannet med grafittkjerner som sentrum kalles eutektiske klynger. Submikroskopiske grafittaggregater, gjenværende usmeltede grafittpartikler, primære grafittflakgrener, forbindelser med høyt smeltepunkt og gassinneslutninger som finnes i smeltet jern og kan være kjernene til eutektisk grafitt, er også kjernene i eutektiske klynger. Siden den eutektiske kjernen er utgangspunktet for veksten av den eutektiske klyngen, reflekterer antallet eutektiske klynger antall kjerner som kan vokse til grafitt i den eutektiske jernvæsken. Faktorer som påvirker antallet eutektiske klynger inkluderer kjemisk sammensetning, kjernetilstanden til det smeltede jernet og kjølehastigheten.
Mengden karbon og silisium i den kjemiske sammensetningen har en viktig innflytelse. Jo nærmere karbonekvivalenten er den eutektiske sammensetningen, jo flere eutektiske klynger er det. S er et annet viktig element som påvirker de eutektiske klynger av grått støpejern. Lavt svovelinnhold bidrar ikke til å øke de eutektiske klynger, fordi sulfidet i det smeltede jernet er en viktig substans i grafittkjernen. I tillegg kan svovel redusere grenseflateenergien mellom den heterogene kjernen og smelten, slik at flere kjerner kan aktiveres. Når W (S) er mindre enn 0,03 %, reduseres antallet eutektiske klynger betydelig, og effekten av inokulering reduseres.
Når massefraksjonen av Mn er innenfor 2 %, øker mengden Mn, og antallet eutektiske klynger øker tilsvarende. Nb er lett å generere karbon- og nitrogenforbindelser i det smeltede jernet, som fungerer som en grafittkjerne for å øke de eutektiske klynger. Ti og V reduserer antall eutektiske klynger fordi vanadium reduserer karbonkonsentrasjonen; titan fanger lett opp S i MnS og MgS for å danne titansulfid, og kjernedannelsesevnen er ikke like effektiv som MnS og MgS. N i det smeltede jernet øker antallet eutektiske klynger. Når N-innholdet er mindre enn 350 x 10-6, er det ikke åpenbart. Etter å ha overskredet en viss verdi, øker underkjølingen, og øker dermed antallet eutektiske klynger. Oksygen i smeltet jern danner lett ulike oksydinneslutninger som kjerner, så når oksygenet øker, øker antallet eutektiske klynger. I tillegg til den kjemiske sammensetningen er kjernetilstanden til den eutektiske smelten en viktig påvirkningsfaktor. Ved å opprettholde høy temperatur og overoppheting i lang tid vil den opprinnelige kjernen forsvinne eller reduseres, redusere antall eutektiske klynger og øke diameteren. Inokulasjonsbehandling kan i stor grad forbedre kjernetilstanden og øke antallet eutektiske klynger. Avkjølingshastigheten har en veldig tydelig effekt på antall eutektiske klynger. Jo raskere avkjøling, jo flere eutektiske klynger er det.
5. Antallet eutektiske klynger gjenspeiler direkte tykkelsen på de eutektiske kornene. Generelt kan fine korn forbedre ytelsen til metaller. Under forutsetningen om samme kjemiske sammensetning og grafitttype, når antallet eutektiske klynger øker, øker strekkstyrken, fordi grafittplatene i de eutektiske klynger blir finere ettersom antallet eutektiske klynger øker, noe som øker styrken. Men med økningen av silisiuminnholdet øker antallet eutektiske grupper betydelig, men styrken avtar i stedet; styrken til støpejern øker med økningen av overopphetingstemperaturen (til 1500 ℃), men på dette tidspunktet reduseres antallet eutektiske grupper betydelig. Forholdet mellom endringsloven av antall eutektiske grupper forårsaket av langvarig inokulasjonsbehandling og styrkeøkningen har ikke alltid samme trend. Styrken oppnådd ved inokuleringsbehandling med FeSi som inneholder Si og Ba er høyere enn den som oppnås med CaSi, men antallet eutektiske grupper av støpejern er mye mindre enn for CaSi. Med økningen av antall eutektiske grupper øker krympingstendensen til støpejern. For å forhindre dannelse av krymping i små deler, bør antallet eutektiske grupper kontrolleres under 300~400/cm2.
6. Tilsetning av legeringselementer (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) som fremmer underkjøling i grafitiserte inokuleringsmidler kan forbedre graden av underkjøling av støpejern, foredle kornene, øke mengden austenitt og fremme dannelsen av perlitt. De tilsatte overflateaktive elementene (Te, Bi, 5b) kan adsorberes på overflaten av grafittkjerner for å begrense grafittvekst og redusere grafittstørrelsen, for å oppnå formålet med å forbedre omfattende mekaniske egenskaper, forbedre enhetlighet og øke organisasjonsregulering. Dette prinsippet har blitt brukt i produksjonspraksisen av støpejern med høyt karbon (som bremsedeler).
Innleggstid: Jun-05-2024
