Bieži lietoto elementu loma pelēkajā čugunā
1.Ogleklis un silīcijs: Ogleklis un silīcijs ir elementi, kas spēcīgi veicina grafitizāciju. Oglekļa ekvivalentu var izmantot, lai ilustrētu to ietekmi uz pelēkā čuguna metalogrāfisko struktūru un mehāniskajām īpašībām. Palielinot oglekļa ekvivalentu, grafīta pārslas kļūst rupjākas, palielinās to skaits un samazinās izturība un cietība. Gluži pretēji, oglekļa ekvivalenta samazināšana var samazināt grafītu skaitu, attīrīt grafītu un palielināt primāro austenīta dendrītu skaitu, tādējādi uzlabojot pelēkā čuguna mehāniskās īpašības. Tomēr oglekļa ekvivalenta samazināšana novedīs pie liešanas veiktspējas samazināšanās.
2. Mangāns: Mangāns pats par sevi ir elements, kas stabilizē karbīdus un kavē grafitizāciju. Tam ir pelēkā čuguna perlīta stabilizēšanas un attīrīšanas efekts. Mn=0,5% līdz 1,0% diapazonā mangāna daudzuma palielināšana veicina stiprības un cietības uzlabošanos.
3. Fosfors: ja fosfora saturs čugunā pārsniedz 0,02%, var rasties starpgranulāra fosfora eitektika. Fosfora šķīdība austenītā ir ļoti maza. Kad čuguns sacietē, fosfors pamatā paliek šķidrumā. Kad eitektiskā sacietēšana ir gandrīz pabeigta, atlikušais šķidrās fāzes sastāvs starp eitektiskajām grupām ir tuvu trīskāršajam eitektiskajam sastāvam (Fe-2%, C-7%, P). Šī šķidrā fāze sacietē aptuveni 955 ℃ temperatūrā. Kad čuguns sacietē, molibdēns, hroms, volframs un vanādijs tiek atdalīti ar fosforu bagātajā šķidrajā fāzē, palielinot fosfora eitektikas daudzumu. Ja čugunā ir augsts fosfora saturs, papildus pašas fosfora eitektikas kaitīgajai iedarbībai tas samazinās arī metāla matricā esošos sakausējošos elementus, tādējādi vājinot sakausējuma elementu iedarbību. Fosfora eitektiskais šķidrums ir putrains ap eitektisko grupu, kas sacietē un aug, un sacietēšanas saraušanās laikā to ir grūti papildināt, un lējumam ir lielāka tendence sarukt.
4.Sērs: samazina izkausētā dzelzs plūstamību un palielina lējumu tendenci karsti plaisāt. Tas ir kaitīgs elements lējumos. Tāpēc daudzi cilvēki domā, ka jo mazāks sēra saturs, jo labāk. Faktiski, ja sēra saturs ir ≤0,05%, šāda veida čuguns neder parastajam inokulantam, ko mēs izmantojam. Iemesls ir tāds, ka inokulācija ļoti ātri sabojājas, un lējumos bieži parādās balti plankumi.
5.Varš: varš ir visbiežāk pievienotais leģējošais elements pelēkā čuguna ražošanā. Galvenais iemesls ir tas, ka varam ir zems kušanas punkts (1083 ℃), tas ir viegli kūst un tam ir laba leģējošā iedarbība. Vara grafitizācijas spēja ir aptuveni 1/5 no silīcija spējas, tāpēc tā var samazināt čuguna tendenci iegūt baltu lējumu. Tajā pašā laikā varš var arī samazināt austenīta transformācijas kritisko temperatūru. Tāpēc varš var veicināt perlīta veidošanos, palielināt perlīta saturu un attīrīt perlītu un stiprināt tajā perlītu un ferītu, tādējādi palielinot čuguna cietību un izturību. Tomēr, jo lielāks ir vara daudzums, jo labāk. Piemērots pievienotā vara daudzums ir no 0,2% līdz 0,4%. Pievienojot lielu daudzumu vara, vienlaicīga alvas un hroma pievienošana kaitē griešanas veiktspējai. Tas izraisīs liela daudzuma sorbīta struktūras veidošanos matricas struktūrā.
6.Hroms: hroma sakausējuma efekts ir ļoti spēcīgs, galvenokārt tāpēc, ka hroma pievienošana palielina izkausētā dzelzs tendenci iegūt baltu lējumu, un lējumu ir viegli sarauties, kā rezultātā rodas atkritumi. Tāpēc hroma daudzums ir jākontrolē. No vienas puses, ir cerība, ka kausētais dzelzs satur noteiktu daudzumu hroma, lai uzlabotu lējuma izturību un cietību; no otras puses, hroms tiek stingri kontrolēts pie apakšējās robežas, lai novērstu lējumu saraušanos un lūžņu daudzuma palielināšanos. Tradicionālā pieredze liecina, ka, ja hroma saturs oriģinālajā izkausētajā dzelzē pārsniedz 0,35%, tam būs letāla ietekme uz lējumu.
7. Molibdēns: Molibdēns ir tipisks savienojumu veidojošs elements un spēcīgs perlītu stabilizējošs elements. Tas var attīrīt grafītu. Ja ωMo <0,8%, molibdēns var attīrīt perlītu un stiprināt ferītu perlītā, tādējādi efektīvi uzlabojot čuguna izturību un cietību.
Jāņem vērā vairākas pelēkā čuguna problēmas
1. Palielinot pārkaršanu vai pagarinot turēšanas laiku, kausē esošie neviendabīgie serdeņi var izzust vai samazināt to efektivitāti, samazinot austenīta graudu skaitu.
2. Titānam ir primārā austenīta attīrīšanas efekts pelēkajā čugunā. Tā kā titāna karbīdi, nitrīdi un karbonitrīdi var kalpot par pamatu austenīta kodolu veidošanai. Titāns var palielināt austenīta kodolu un attīrīt austenīta graudus. No otras puses, ja izkausētajā dzelzē ir lieks Ti, dzelzs S reaģēs ar Ti, nevis Mn, veidojot TiS daļiņas. TiS grafīta kodols nav tik efektīvs kā MnS. Tāpēc eitektiskā grafīta kodola veidošanās tiek aizkavēta, tādējādi palielinot primārā austenīta nokrišņu laiku. Vanādijs, hroms, alumīnijs un cirkonijs ir līdzīgi titānam, jo no tiem viegli veidojas karbīdi, nitrīdi un karbonitrīdi, un tie var kļūt par austenīta serdeņiem.
3. Pastāv lielas atšķirības dažādu inokulantu iedarbībā uz eitektisko kopu skaitu, kas ir sakārtotas šādā secībā: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi, kas satur Sr vai Ti, vājāk ietekmē eitektisko kopu skaitu. Retzemju metālus saturošiem inokulantiem ir vislabākais efekts, un efekts ir nozīmīgāks, ja tos pievieno kombinācijā ar Al un N. Al un Bi saturošs ferosilīcijs var ievērojami palielināt eitektisko klasteru skaitu.
4. Grafīta-austenīta divfāzu simbiotiskas augšanas graudus, kas izveidoti ar grafīta kodoliem kā centru, sauc par eitektiskiem klasteriem. Submikroskopiski grafīta agregāti, atlikušās neizkausētās grafīta daļiņas, primārās grafīta pārslu zari, savienojumi ar augstu kušanas temperatūru un gāzu ieslēgumi, kas pastāv izkausētā dzelzē un var būt eitektiskā grafīta kodoli, arī ir eitektisko kopu serdeņi. Tā kā eitektisko kopu augšanas sākumpunkts ir eitektiskais kodols, eitektisko kopu skaits atspoguļo to serdeņu skaitu, kas eitektiskā dzelzs šķidrumā var pāraugt par grafītu. Faktori, kas ietekmē eitektisko kopu skaitu, ir ķīmiskais sastāvs, izkausētā dzelzs kodola stāvoklis un dzesēšanas ātrums.
Oglekļa un silīcija daudzumam ķīmiskajā sastāvā ir būtiska ietekme. Jo tuvāk oglekļa ekvivalents ir eitektiskajam sastāvam, jo vairāk ir eitektisko kopu. S ir vēl viens svarīgs elements, kas ietekmē pelēkā čuguna eitektiskos kopas. Zems sēra saturs neveicina eitektisko kopu palielināšanos, jo izkausētajā dzelzē esošais sulfīds ir svarīga grafīta kodola viela. Turklāt sērs var samazināt saskarnes enerģiju starp neviendabīgo serdi un kausējumu, lai varētu aktivizēt vairāk serdeņu. Ja W (S) ir mazāks par 0,03%, eitektisko kopu skaits ir ievērojami samazināts un inokulācijas efekts samazinās.
Kad Mn masas daļa ir 2% robežās, Mn daudzums palielinās, un attiecīgi palielinās eitektisko kopu skaits. Nb ir viegli radīt oglekļa un slāpekļa savienojumus izkausētajā dzelzē, kas darbojas kā grafīta kodols, lai palielinātu eitektiskos kopas. Ti un V samazina eitektisko kopu skaitu, jo vanādijs samazina oglekļa koncentrāciju; titāns viegli uztver S MnS un MgS, veidojot titāna sulfīdu, un tā kodēšanas spēja nav tik efektīva kā MnS un MgS. N izkausētajā dzelzē palielina eitektisko kopu skaitu. Ja N saturs ir mazāks par 350 x 10-6, tas nav acīmredzams. Pēc noteiktas vērtības pārsniegšanas palielinās pārdzesēšana, tādējādi palielinot eitektisko kopu skaitu. Skābeklis izkausētajā dzelzē viegli veido dažādus oksīdu ieslēgumus kā serdeņus, tāpēc, palielinoties skābekļa daudzumam, palielinās eitektisko kopu skaits. Papildus ķīmiskajam sastāvam svarīgs ietekmējošais faktors ir eitektiskā kausējuma pamatstāvoklis. Uzturot augstu temperatūru un ilgstoši pārkarstot, oriģinālais kodols pazudīs vai samazināsies, samazināsies eitektisko kopu skaits un palielināsies diametrs. Inokulācijas apstrāde var ievērojami uzlabot pamata stāvokli un palielināt eitektisko kopu skaitu. Dzesēšanas ātrumam ir ļoti acīmredzama ietekme uz eitektisko kopu skaitu. Jo ātrāka dzesēšana, jo vairāk ir eitektisko kopu.
5.Eutektisko klasteru skaits tieši atspoguļo eitektisko graudu biezumu. Kopumā smalki graudi var uzlabot metālu veiktspēju. Vienāda ķīmiskā sastāva un grafīta tipa pieņēmumā, palielinoties eitektisko kopu skaitam, palielinās stiepes izturība, jo grafīta loksnes eitektiskos kopās kļūst smalkākas, palielinoties eitektisko kopu skaitam, kas palielina izturību. Tomēr, palielinoties silīcija saturam, eitektisko grupu skaits ievērojami palielinās, bet stiprums tā vietā samazinās; čuguna stiprība palielinās, palielinoties pārkaršanas temperatūrai (līdz 1500 ℃), bet šajā laikā eitektisko grupu skaits ievērojami samazinās. Saiknei starp eitektisko grupu skaita izmaiņu likumu, ko izraisa ilgstoša inokulācija, un stiprības palielināšanos ne vienmēr ir tāda pati tendence. Inokulācijas apstrādē iegūtais stiprums ar Si un Ba saturošu FeSi ir lielāks nekā ar CaSi, bet čuguna eitektisko grupu skaits ir daudz mazāks nekā CaSi. Palielinoties eitektisko grupu skaitam, palielinās čuguna saraušanās tendence. Lai novērstu saraušanās veidošanos mazās daļās, eitektisko grupu skaits jākontrolē zem 300 ~ 400/cm2.
6. Pievienojot sakausējuma elementus (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb), kas veicina pārdzesēšanu grafitizētos inokuantos, var uzlabot čuguna pārdzesēšanas pakāpi, rafinēt graudus, palielināt austenīta daudzumu un veicināt austenīta veidošanos. perlīts. Pievienotos virsmas aktīvos elementus (Te, Bi, 5b) var adsorbēt uz grafīta kodolu virsmas, lai ierobežotu grafīta augšanu un samazinātu grafīta izmēru, lai sasniegtu mērķi uzlabot visaptverošas mehāniskās īpašības, uzlabot viendabīgumu un palielināt organizatorisko regulējumu. Šis princips ir izmantots augsta oglekļa satura čuguna (piemēram, bremžu daļu) ražošanas praksē.
Publicēšanas laiks: 05.06.2024
