Ο ρόλος των κοινώς χρησιμοποιούμενων στοιχείων στον γκρίζο χυτοσίδηρο
1. Άνθρακας και πυρίτιο: Ο άνθρακας και το πυρίτιο είναι στοιχεία που προάγουν έντονα τη γραφιτοποίηση. Το ισοδύναμο άνθρακα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την απεικόνιση των επιπτώσεών τους στη μεταλλογραφική δομή και τις μηχανικές ιδιότητες του γκρίζου χυτοσιδήρου. Η αύξηση του ισοδύναμου άνθρακα προκαλεί τις νιφάδες γραφίτη να γίνουν πιο χονδροειδείς, να αυξηθούν σε αριθμό και να μειωθούν η αντοχή και η σκληρότητα. Αντίθετα, η μείωση του ισοδύναμου άνθρακα μπορεί να μειώσει τον αριθμό των γραφιτών, να βελτιώσει τον γραφίτη και να αυξήσει τον αριθμό των πρωτογενών δενδριτών ωστενίτη, βελτιώνοντας έτσι τις μηχανικές ιδιότητες του γκρίζου χυτοσιδήρου. Ωστόσο, η μείωση του ισοδύναμου άνθρακα θα οδηγήσει σε μείωση της απόδοσης χύτευσης.
2.Μαγγάνιο: Το ίδιο το μαγγάνιο είναι ένα στοιχείο που σταθεροποιεί τα καρβίδια και εμποδίζει τη γραφιτοποίηση. Έχει ως αποτέλεσμα τη σταθεροποίηση και τον καθαρισμό του περλίτη σε γκρίζο χυτοσίδηρο. Στην περιοχή από Mn=0,5% έως 1,0%, η αύξηση της ποσότητας μαγγανίου συμβάλλει στη βελτίωση της αντοχής και της σκληρότητας.
3.Φώσφορος: Όταν η περιεκτικότητα σε φώσφορο στον χυτοσίδηρο υπερβαίνει το 0,02%, μπορεί να εμφανιστεί διακοκκώδης ευτηκτική φωσφόρος. Η διαλυτότητα του φωσφόρου στον ωστενίτη είναι πολύ μικρή. Όταν ο χυτοσίδηρος στερεοποιείται, ο φώσφορος ουσιαστικά παραμένει στο υγρό. Όταν η ευτηκτική στερεοποίηση είναι σχεδόν πλήρης, η υπόλοιπη σύνθεση υγρής φάσης μεταξύ των ευτηκτικών ομάδων είναι κοντά στην τριμερή ευτηκτική σύνθεση (Fe-2%, C-7%, P). Αυτή η υγρή φάση στερεοποιείται στους 955 ℃ περίπου. Όταν ο χυτοσίδηρος στερεοποιείται, το μολυβδαίνιο, το χρώμιο, το βολφράμιο και το βανάδιο διαχωρίζονται όλα στην πλούσια σε φώσφορο υγρή φάση, αυξάνοντας την ποσότητα του ευτηκτικού φωσφόρου. Όταν η περιεκτικότητα σε φώσφορο στον χυτοσίδηρο είναι υψηλή, εκτός από τις βλαβερές συνέπειες της ίδιας της ευτηκτικής φωσφόρου, θα μειώσει επίσης τα στοιχεία κράματος που περιέχονται στη μεταλλική μήτρα, αποδυναμώνοντας έτσι την επίδραση των στοιχείων κράματος. Το ευτηκτικό υγρό φωσφόρου είναι χυλό γύρω από την ευτηκτική ομάδα που στερεοποιείται και αναπτύσσεται, και είναι δύσκολο να αναπληρωθεί κατά τη συρρίκνωση της στερεοποίησης και η χύτευση έχει μεγαλύτερη τάση να συρρικνώνεται.
4.Θείο: Μειώνει τη ρευστότητα του λιωμένου σιδήρου και αυξάνει την τάση των χυτών να σπάνε ζεστά. Είναι επιβλαβές στοιχείο στα χυτά. Ως εκ τούτου, πολλοί άνθρωποι πιστεύουν ότι όσο χαμηλότερη είναι η περιεκτικότητα σε θείο, τόσο το καλύτερο. Στην πραγματικότητα, όταν η περιεκτικότητα σε θείο είναι ≤0,05%, αυτού του είδους ο χυτοσίδηρος δεν λειτουργεί για το συνηθισμένο εμβόλιο που χρησιμοποιούμε. Ο λόγος είναι ότι ο ενοφθαλμισμός φθείρεται πολύ γρήγορα και συχνά εμφανίζονται λευκές κηλίδες στα χυτά.
5.Χαλκός: Ο χαλκός είναι το πιο συχνά προστιθέμενο κράμα στοιχείο στην παραγωγή γκρίζου χυτοσιδήρου. Ο κύριος λόγος είναι ότι ο χαλκός έχει χαμηλό σημείο τήξης (1083℃), λιώνει εύκολα και έχει καλό αποτέλεσμα κράματος. Η ικανότητα γραφιτοποίησης του χαλκού είναι περίπου το 1/5 αυτής του πυριτίου, επομένως μπορεί να μειώσει την τάση του χυτοσιδήρου να έχει λευκό χυτό. Ταυτόχρονα, ο χαλκός μπορεί επίσης να μειώσει την κρίσιμη θερμοκρασία του μετασχηματισμού ωστενίτη. Επομένως, ο χαλκός μπορεί να προάγει το σχηματισμό περλίτη, να αυξήσει την περιεκτικότητα σε περλίτη και να εξευγενίσει τον περλίτη και να ενισχύσει τον περλίτη και τον φερρίτη σε αυτόν, αυξάνοντας έτσι τη σκληρότητα και την αντοχή του χυτοσιδήρου. Ωστόσο, όσο μεγαλύτερη είναι η ποσότητα του χαλκού, τόσο το καλύτερο. Η κατάλληλη ποσότητα χαλκού που προστίθεται είναι 0,2% έως 0,4%. Όταν προσθέτετε μεγάλη ποσότητα χαλκού, η προσθήκη κασσίτερου και χρωμίου ταυτόχρονα είναι επιβλαβής για την απόδοση κοπής. Θα προκαλέσει την παραγωγή μεγάλης ποσότητας δομής σορβίτη στη δομή της μήτρας.
6.Χρώμιο: Το αποτέλεσμα κραμάτων του χρωμίου είναι πολύ ισχυρό, κυρίως επειδή η προσθήκη χρωμίου αυξάνει την τάση του λιωμένου σιδήρου να έχει λευκό χυτό, και η χύτευση είναι εύκολο να συρρικνωθεί, με αποτέλεσμα τα απόβλητα. Επομένως, η ποσότητα του χρωμίου πρέπει να ελέγχεται. Από τη μία πλευρά, ελπίζεται ότι ο λιωμένος σίδηρος περιέχει μια ορισμένη ποσότητα χρωμίου για τη βελτίωση της αντοχής και της σκληρότητας της χύτευσης. Από την άλλη πλευρά, το χρώμιο ελέγχεται αυστηρά στο κατώτερο όριο για να αποτραπεί η συρρίκνωση της χύτευσης και η πρόκληση αύξησης του ποσοστού σκραπ. Η παραδοσιακή εμπειρία υποστηρίζει ότι όταν η περιεκτικότητα σε χρώμιο του αρχικού λιωμένου σιδήρου υπερβαίνει το 0,35%, θα έχει μοιραία επίδραση στη χύτευση.
7. Μολυβδαίνιο: Το μολυβδαίνιο είναι ένα τυπικό στοιχείο σχηματισμού ένωσης και ένα ισχυρό σταθεροποιητικό στοιχείο περλίτη. Μπορεί να βελτιώσει τον γραφίτη. Όταν ωMo<0,8%, το μολυβδαίνιο μπορεί να εξευγενίσει τον περλίτη και να ενισχύσει τον φερρίτη στον περλίτη, βελτιώνοντας έτσι αποτελεσματικά την αντοχή και τη σκληρότητα του χυτοσιδήρου.
Πρέπει να σημειωθούν διάφορα ζητήματα στο γκρίζο χυτοσίδηρο
1. Η αύξηση της υπερθέρμανσης ή η παράταση του χρόνου διατήρησης μπορεί να εξαφανίσει τους υπάρχοντες ετερογενείς πυρήνες στο τήγμα ή να μειώσει την αποτελεσματικότητά τους, μειώνοντας τον αριθμό των κόκκων ωστενίτη.
2. Το τιτάνιο έχει ως αποτέλεσμα τον καθαρισμό του πρωτογενούς ωστενίτη σε γκρίζο χυτοσίδηρο. Επειδή τα καρβίδια, τα νιτρίδια και τα καρβονιτρίδια τιτανίου μπορούν να χρησιμεύσουν ως βάση για τη δημιουργία πυρήνων ωστενίτη. Το τιτάνιο μπορεί να αυξήσει τον πυρήνα του ωστενίτη και να εξευγενίσει τους κόκκους ωστενίτη. Από την άλλη πλευρά, όταν υπάρχει περίσσεια Ti στον λιωμένο σίδηρο, το S στον σίδηρο θα αντιδράσει με Ti αντί για Mn για να σχηματίσει σωματίδια TiS. Ο πυρήνας γραφίτη του TiS δεν είναι τόσο αποτελεσματικός όσο αυτός του MnS. Ως εκ τούτου, ο σχηματισμός του πυρήνα του ευτηκτικού γραφίτη καθυστερεί, αυξάνοντας έτσι τον χρόνο καθίζησης του πρωτογενούς ωστενίτη. Το βανάδιο, το χρώμιο, το αλουμίνιο και το ζιρκόνιο είναι παρόμοια με το τιτάνιο καθώς σχηματίζονται εύκολα καρβίδια, νιτρίδια και καρβονιτρίδια και μπορούν να γίνουν πυρήνες ωστενίτη.
3.Υπάρχουν μεγάλες διαφορές στις επιδράσεις των διαφόρων εμβολιασμών στον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων, οι οποίες είναι διατεταγμένες με την ακόλουθη σειρά: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Το FeSi που περιέχει Sr ή Ti έχει ασθενέστερη επίδραση στον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων. Τα εμβόλια που περιέχουν σπάνιες γαίες έχουν το καλύτερο αποτέλεσμα και το αποτέλεσμα είναι πιο σημαντικό όταν προστίθενται σε συνδυασμό με Al και N. Το σιδηροπυρίτιο που περιέχει Al και Bi μπορεί να αυξήσει σημαντικά τον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων.
4. Οι κόκκοι της συμβιωτικής ανάπτυξης δύο φάσεων γραφίτη-ωστενίτη που σχηματίζονται με πυρήνες γραφίτη ως κέντρο ονομάζονται ευτηκτικές συστάδες. Τα υπομικροσκοπικά συσσωματώματα γραφίτη, τα υπολειμματικά μη λιωμένα σωματίδια γραφίτη, οι πρωτογενείς κλάδοι νιφάδων γραφίτη, οι ενώσεις υψηλού σημείου τήξης και τα εγκλείσματα αερίων που υπάρχουν στον λιωμένο σίδηρο και μπορούν να είναι οι πυρήνες του ευτηκτικού γραφίτη είναι επίσης οι πυρήνες των ευτηκτικών συστάδων. Δεδομένου ότι ο ευτηκτικός πυρήνας είναι το σημείο εκκίνησης της ανάπτυξης του ευτηκτικού συμπλέγματος, ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων αντανακλά τον αριθμό των πυρήνων που μπορούν να αναπτυχθούν σε γραφίτη στο υγρό ευτηκτικού σιδήρου. Οι παράγοντες που επηρεάζουν τον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων περιλαμβάνουν τη χημική σύνθεση, την κατάσταση του πυρήνα του τηγμένου σιδήρου και τον ρυθμό ψύξης.
Η ποσότητα άνθρακα και πυριτίου στη χημική σύνθεση έχει σημαντική επίδραση. Όσο πιο κοντά είναι το ισοδύναμο άνθρακα στην ευτηκτική σύνθεση, τόσο περισσότερα ευτηκτικά σμήνη υπάρχουν. Το S είναι ένα άλλο σημαντικό στοιχείο που επηρεάζει τις ευτηκτικές συστάδες του γκρίζου χυτοσιδήρου. Η χαμηλή περιεκτικότητα σε θείο δεν ευνοεί την αύξηση των ευτηκτικών συστάδων, επειδή το σουλφίδιο στον λιωμένο σίδηρο είναι μια σημαντική ουσία του πυρήνα του γραφίτη. Επιπλέον, το θείο μπορεί να μειώσει τη διεπιφανειακή ενέργεια μεταξύ του ετερογενούς πυρήνα και του τήγματος, έτσι ώστε να μπορούν να ενεργοποιηθούν περισσότεροι πυρήνες. Όταν το W (S) είναι μικρότερο από 0,03%, ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων μειώνεται σημαντικά και η επίδραση του εμβολιασμού μειώνεται.
Όταν το κλάσμα μάζας του Mn είναι εντός 2%, η ποσότητα του Mn αυξάνεται και ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων αυξάνεται ανάλογα. Το Nb είναι εύκολο να δημιουργηθούν ενώσεις άνθρακα και αζώτου στον λιωμένο σίδηρο, ο οποίος λειτουργεί ως πυρήνας γραφίτη για την αύξηση των ευτηκτικών συστάδων. Το Ti και το V μειώνουν τον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων επειδή το βανάδιο μειώνει τη συγκέντρωση άνθρακα. Το τιτάνιο συλλαμβάνει εύκολα το S σε MnS και MgS για να σχηματίσει θειούχο τιτάνιο και η ικανότητά του να πυρηνώνει δεν είναι τόσο αποτελεσματική όσο το MnS και το MgS. Το Ν στον λιωμένο σίδηρο αυξάνει τον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων. Όταν η περιεκτικότητα σε Ν είναι μικρότερη από 350 x10-6, δεν είναι προφανές. Μετά την υπέρβαση μιας ορισμένης τιμής, η υπερψύξη αυξάνεται, αυξάνοντας έτσι τον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων. Το οξυγόνο στον λιωμένο σίδηρο σχηματίζει εύκολα διάφορα εγκλείσματα οξειδίων ως πυρήνες, έτσι καθώς αυξάνεται το οξυγόνο, αυξάνεται ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων. Εκτός από τη χημική σύνθεση, η κατάσταση του πυρήνα του ευτηκτικού τήγματος είναι ένας σημαντικός παράγοντας επιρροής. Η διατήρηση υψηλής θερμοκρασίας και η υπερθέρμανση για μεγάλο χρονικό διάστημα θα προκαλέσει την εξαφάνιση ή τη μείωση του αρχικού πυρήνα, τη μείωση του αριθμού των ευτηκτικών συστάδων και την αύξηση της διαμέτρου. Η θεραπεία εμβολιασμού μπορεί να βελτιώσει σημαντικά την κατάσταση του πυρήνα και να αυξήσει τον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων. Ο ρυθμός ψύξης έχει πολύ προφανή επίδραση στον αριθμό των ευτηκτικών συστάδων. Όσο πιο γρήγορη είναι η ψύξη, τόσο περισσότερα ευτηκτικά σμήνη υπάρχουν.
5. Ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων αντανακλά άμεσα το πάχος των ευτηκτικών κόκκων. Γενικά, οι λεπτόκοκκοι μπορούν να βελτιώσουν την απόδοση των μετάλλων. Υπό την προϋπόθεση της ίδιας χημικής σύνθεσης και του ίδιου τύπου γραφίτη, καθώς αυξάνεται ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων, η αντοχή σε εφελκυσμό αυξάνεται, επειδή τα φύλλα γραφίτη στα ευτηκτικά σμήνη γίνονται λεπτότερα όσο αυξάνεται ο αριθμός των ευτηκτικών συστάδων, γεγονός που αυξάνει την αντοχή. Ωστόσο, με την αύξηση της περιεκτικότητας σε πυρίτιο, ο αριθμός των ευτηκτικών ομάδων αυξάνεται σημαντικά, αλλά αντίθετα μειώνεται η αντοχή. η αντοχή του χυτοσιδήρου αυξάνεται με την αύξηση της θερμοκρασίας υπερθέρμανσης (στους 1500℃), αλλά αυτή τη στιγμή, ο αριθμός των ευτηκτικών ομάδων μειώνεται σημαντικά. Η σχέση μεταξύ του νόμου αλλαγής του αριθμού των ευτηκτικών ομάδων που προκαλούνται από τη μακροχρόνια θεραπεία εμβολιασμού και της αύξησης της δύναμης δεν έχει πάντα την ίδια τάση. Η ισχύς που επιτυγχάνεται με επεξεργασία εμβολιασμού με FeSi που περιέχει Si και Ba είναι υψηλότερη από εκείνη που λαμβάνεται με CaSi, αλλά ο αριθμός των ευτηκτικών ομάδων χυτοσιδήρου είναι πολύ μικρότερος από αυτόν του CaSi. Με την αύξηση του αριθμού των ευτηκτικών ομάδων, αυξάνεται η τάση συρρίκνωσης του χυτοσιδήρου. Προκειμένου να αποφευχθεί ο σχηματισμός συρρίκνωσης σε μικρά μέρη, ο αριθμός των ευτηκτικών ομάδων θα πρέπει να ελέγχεται κάτω από 300~400/cm2.
6. Η προσθήκη στοιχείων κράματος (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) που προάγουν την υπερψύξη σε γραφιτοποιημένα εμβόλια μπορεί να βελτιώσει τον βαθμό υπερψύξης του χυτοσιδήρου, να βελτιώσει τους κόκκους, να αυξήσει την ποσότητα ωστενίτη και να προωθήσει το σχηματισμό περλίτης. Τα προστιθέμενα επιφανειοδραστικά στοιχεία (Te, Bi, 5b) μπορούν να προσροφηθούν στην επιφάνεια των πυρήνων γραφίτη για να περιοριστεί η ανάπτυξη γραφίτη και να μειωθεί το μέγεθος του γραφίτη, έτσι ώστε να επιτευχθεί ο σκοπός της βελτίωσης των συνολικών μηχανικών ιδιοτήτων, της βελτίωσης της ομοιομορφίας και της αύξησης της οργανωτικής ρύθμισης. Αυτή η αρχή έχει εφαρμοστεί στην πρακτική παραγωγής χυτοσιδήρου υψηλής περιεκτικότητας σε άνθρακα (όπως εξαρτήματα φρένων).
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-05-2024
