O papel dos elementos de uso común na fundición gris
1.Carbono e silicio: o carbono e o silicio son elementos que favorecen fortemente a grafitización. O equivalente de carbono pódese utilizar para ilustrar os seus efectos sobre a estrutura metalográfica e as propiedades mecánicas da fundición gris. O aumento do equivalente de carbono fai que as escamas de grafito sexan máis grosas, aumenten o seu número e diminúan a súa resistencia e dureza. Pola contra, reducir o equivalente de carbono pode reducir o número de grafitos, refinar o grafito e aumentar o número de dendritas de austenita primarias, mellorando así as propiedades mecánicas da fundición gris. Non obstante, a redución do equivalente de carbono levará a unha diminución do rendemento de fundición.
2.Manganeso: o propio manganeso é un elemento que estabiliza os carburos e dificulta a grafitización. Ten o efecto de estabilizar e refinar a perlita en fundición gris. No intervalo de Mn = 0,5% a 1,0%, aumentar a cantidade de manganeso é propicio para mellorar a resistencia e dureza.
3.Fósforo: cando o contido de fósforo en ferro fundido supera o 0,02%, pódese producir eutéctica de fósforo intergranular. A solubilidade do fósforo na austenita é moi pequena. Cando o ferro fundido se solidifica, o fósforo permanece basicamente no líquido. Cando a solidificación eutéctica está case completa, a composición de fase líquida restante entre os grupos eutécticos está próxima á composición eutéctica ternaria (Fe-2%, C-7%, P). Esta fase líquida solidifica a uns 955 ℃. Cando o ferro fundido se solidifica, o molibdeno, o cromo, o wolframio e o vanadio segregan todos na fase líquida rica en fósforo, aumentando a cantidade de fósforo eutéctico. Cando o contido de fósforo no ferro fundido é alto, ademais dos efectos nocivos do propio eutéctico de fósforo, tamén reducirá os elementos de aliaxe contidos na matriz metálica, debilitando así o efecto dos elementos de aliaxe. O líquido eutéctico de fósforo é blando ao redor do grupo eutéctico que se solidifica e crece, e é difícil repoñer durante a contracción da solidificación, e a fundición ten unha maior tendencia a encollerse.
4.Xofre: Reduce a fluidez do ferro fundido e aumenta a tendencia das pezas de fundición a racharse en quente. É un elemento nocivo nas fundicións. Polo tanto, moita xente pensa que canto menor sexa o contido de xofre, mellor. De feito, cando o contido de xofre é ≤0,05%, este tipo de ferro fundido non funciona para o inoculante común que usamos. O motivo é que a inoculación decae moi rapidamente, e moitas veces aparecen manchas brancas nas pezas de fundición.
5.Cobre: o cobre é o elemento de aliaxe máis comúnmente engadido na produción de fundición gris. A razón principal é que o cobre ten un punto de fusión baixo (1083 ℃), é fácil de fundir e ten un bo efecto de aliaxe. A capacidade de grafitización do cobre é de aproximadamente 1/5 da do silicio, polo que pode reducir a tendencia do ferro fundido a ter unha fundición branca. Ao mesmo tempo, o cobre tamén pode reducir a temperatura crítica da transformación da austenita. Polo tanto, o cobre pode promover a formación de perlita, aumentar o contido de perlita e refinar a perlita e fortalecer a perlita e a ferrita nel, aumentando así a dureza e resistencia do ferro fundido. Non obstante, canto maior sexa a cantidade de cobre, mellor. A cantidade adecuada de cobre engadido é de 0,2% a 0,4%. Ao engadir unha gran cantidade de cobre, engadir estaño e cromo ao mesmo tempo é prexudicial para o rendemento do corte. Fará que se produza unha gran cantidade de estrutura de sorbitita na estrutura da matriz.
6.Cromo: o efecto de aliaxe do cromo é moi forte, principalmente porque a adición de cromo aumenta a tendencia do ferro fundido a ter unha fundición branca e a fundición é fácil de encoller, o que resulta en residuos. Polo tanto, a cantidade de cromo debe ser controlada. Por unha banda, espérase que o ferro fundido conteña certa cantidade de cromo para mellorar a resistencia e dureza da fundición; por outra banda, o cromo está estrictamente controlado no límite inferior para evitar que a colada se encolle e provoque un aumento da taxa de chatarra. A experiencia tradicional sostén que cando o contido de cromo do ferro fundido orixinal supera o 0,35%, terá un efecto fatal na fundición.
7. Molibdeno: o molibdeno é un elemento típico de formación de compostos e un forte elemento estabilizador de perlita. Pode refinar o grafito. Cando ωMo <0,8%, o molibdeno pode refinar a perlita e fortalecer a ferrita na perlita, mellorando así a resistencia e dureza do ferro fundido.
Hai que ter en conta varios problemas no ferro fundido gris
1.Aumentar o sobrequecemento ou ampliar o tempo de retención pode facer desaparecer os núcleos heteroxéneos existentes na fusión ou reducir a súa eficacia, reducindo o número de grans de austenita.
2.O titanio ten o efecto de refinar a austenita primaria en fundición gris. Porque os carburos, nitruros e carbonitruros de titanio poden servir de base para a nucleación de austenita. O titanio pode aumentar o núcleo da austenita e refinar os grans de austenita. Por outra banda, cando hai exceso de Ti no ferro fundido, o S do ferro reaccionará con Ti en lugar de Mn para formar partículas de TiS. O núcleo de grafito do TiS non é tan efectivo como o do MnS. Polo tanto, a formación do núcleo de grafito eutéctico retrasa, aumentando así o tempo de precipitación da austenita primaria. O vanadio, o cromo, o aluminio e o circonio son semellantes ao titanio xa que son fáciles de formar carburos, nitruros e carbonitruros e poden converterse en núcleos de austenita.
3.Hai grandes diferenzas nos efectos de varios inoculantes sobre o número de cúmulos eutécticos, que están dispostos na seguinte orde: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi que contén Sr ou Ti ten un efecto máis débil sobre o número de cúmulos eutécticos. Os inoculantes que conteñen terras raras teñen o mellor efecto, e o efecto é máis significativo cando se engaden en combinación con Al e N. O ferrosilicio que contén Al e Bi pode aumentar moito o número de cúmulos eutécticos.
4. Os grans de crecemento simbiótico de dúas fases grafito-austenita formados con núcleos de grafito como centro chámanse cúmulos eutécticos. Os agregados de grafito submicroscópicos, as partículas de grafito residuais non fundidas, as ramas primarias de escamas de grafito, os compostos de alto punto de fusión e as inclusións de gas que existen no ferro fundido e que poden ser os núcleos do grafito eutéctico son tamén núcleos dos cúmulos eutécticos. Dado que o núcleo eutéctico é o punto de partida do crecemento do cúmulo eutéctico, o número de cúmulos eutécticos reflicte o número de núcleos que poden converterse en grafito no líquido de ferro eutéctico. Os factores que afectan o número de cúmulos eutécticos inclúen a composición química, o estado do núcleo do ferro fundido e a velocidade de arrefriamento.
A cantidade de carbono e silicio na composición química ten unha influencia importante. Canto máis próximo está o carbono equivalente á composición eutéctica, máis cúmulos eutécticos hai. S é outro elemento importante que afecta aos cúmulos eutécticos de fundición gris. O baixo contido de xofre non é propicio para aumentar os grupos eutécticos, porque o sulfuro do ferro fundido é unha substancia importante do núcleo de grafito. Ademais, o xofre pode reducir a enerxía interfacial entre o núcleo heteroxéneo e o fundido, polo que se poden activar máis núcleos. Cando W (S) é inferior ao 0,03%, o número de racimos eutécticos redúcese significativamente e o efecto da inoculación redúcese.
Cando a fracción de masa de Mn está dentro do 2%, a cantidade de Mn aumenta e o número de cúmulos eutécticos aumenta en consecuencia. O Nb é fácil de xerar compostos de carbono e nitróxeno no ferro fundido, que actúa como núcleo de grafito para aumentar os cúmulos eutécticos. Ti e V reducen o número de cúmulos eutécticos porque o vanadio reduce a concentración de carbono; o titanio captura facilmente S en MnS e MgS para formar sulfuro de titanio, e a súa capacidade de nucleación non é tan eficaz como MnS e MgS. O N no ferro fundido aumenta o número de cúmulos eutécticos. Cando o contido de N é inferior a 350 x10-6, non é obvio. Despois de superar un determinado valor, o superenfriamento aumenta, aumentando así o número de cúmulos eutécticos. O osíxeno no ferro fundido forma facilmente varias inclusións de óxido como núcleos, polo que a medida que aumenta o osíxeno, aumenta o número de cúmulos eutécticos. Ademais da composición química, o estado central da fusión eutéctica é un importante factor de influencia. Manter a alta temperatura e o sobreenriquecido durante moito tempo fará que o núcleo orixinal desapareza ou diminúa, reducirá o número de grupos eutécticos e aumentará o diámetro. O tratamento de inoculación pode mellorar moito o estado do núcleo e aumentar o número de racimos eutécticos. A velocidade de arrefriamento ten un efecto moi obvio sobre o número de cúmulos eutécticos. Canto máis rápido o arrefriamento, máis cúmulos eutécticos hai.
5.O número de racimos eutécticos reflicte directamente o grosor dos grans eutécticos. En xeral, os grans finos poden mellorar o rendemento dos metais. Baixo a premisa da mesma composición química e tipo de grafito, a medida que aumenta o número de grupos eutécticos, a resistencia á tracción aumenta, porque as follas de grafito dos grupos eutécticos fanse máis finas a medida que aumenta o número de grupos eutécticos, o que aumenta a resistencia. Non obstante, co aumento do contido de silicio, o número de grupos eutécticos aumenta significativamente, pero a forza diminúe; a forza do ferro fundido aumenta co aumento da temperatura de sobrecalentamento (ata 1500 ℃), pero neste momento, o número de grupos eutécticos diminúe significativamente. A relación entre a lei de cambio do número de grupos eutécticos causada polo tratamento de inoculación a longo prazo e o aumento da forza non sempre ten a mesma tendencia. A forza obtida polo tratamento de inoculación con FeSi que contén Si e Ba é maior que a obtida con CaSi, pero o número de grupos eutécticos de fundición é moito menor que o de CaSi. Co aumento do número de grupos eutécticos, a tendencia á contracción do ferro fundido aumenta. Para evitar a formación de encollemento en pequenas pezas, o número de grupos eutécticos debe controlarse por debaixo de 300 ~ 400/cm2.
6. Engadindo elementos de aliaxe (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) que promoven o superenfriamento en inoculantes grafitizados pode mellorar o grao de superenfriamento do ferro fundido, refinar os grans, aumentar a cantidade de austenita e promover a formación de perlita. Os elementos activos de superficie engadidos (Te, Bi, 5b) pódense adsorber na superficie dos núcleos de grafito para limitar o crecemento do grafito e reducir o tamaño do grafito, co fin de conseguir o obxectivo de mellorar as propiedades mecánicas completas, mellorar a uniformidade e aumentar a regulación organizativa. Este principio aplicouse na práctica de produción de ferro fundido con alto contido de carbono (como pezas de freo).
Hora de publicación: 05-06-2024
