Tavaliselt kasutatavate elementide roll hallmalmis
1.Süsinik ja räni: Süsinik ja räni on elemendid, mis soodustavad tugevalt grafitiseerumist. Süsinikekvivalenti saab kasutada nende mõju illustreerimiseks hallmalmi metallograafilisele struktuurile ja mehaanilistele omadustele. Süsiniku ekvivalendi suurendamine põhjustab grafiidihelveste jämedamaks muutumist, nende arvu suurenemist ning tugevuse ja kõvaduse vähenemist. Vastupidi, süsiniku ekvivalendi vähendamine võib vähendada grafiitide arvu, rafineerida grafiiti ja suurendada primaarsete austeniididendriitide arvu, parandades seeläbi hallmalmi mehaanilisi omadusi. Süsiniku ekvivalendi vähendamine toob aga kaasa valamise jõudluse vähenemise.
2. Mangaan: Mangaan ise on element, mis stabiliseerib karbiide ja takistab grafitiseerumist. Sellel on hallmalmi perliiti stabiliseeriv ja rafineeriv toime. Vahemikus Mn=0,5% kuni 1,0% soodustab mangaani koguse suurendamine tugevuse ja kõvaduse paranemist.
3. Fosfor: kui fosforisisaldus malmis ületab 0,02%, võib tekkida teradevaheline fosfori eutektika. Fosfori lahustuvus austeniidis on väga väike. Kui malm tahkub, jääb fosfor põhimõtteliselt vedelikku alles. Kui eutektiline tahkumine on peaaegu lõppenud, on eutektiliste rühmade vaheline ülejäänud vedelfaasiline koostis lähedane kolmekomponendilisele eutektilisele koostisele (Fe-2%, C-7%, P). See vedel faas tahkub umbes 955 ℃ juures. Kui malm tahkub, eralduvad fosforirikkas vedelas faasis nii molübdeen, kroom, volfram kui vanaadium, mis suurendab fosfori eutektika hulka. Kui malmi fosforisisaldus on kõrge, vähendab see lisaks fosfori eutektika enda kahjulikele mõjudele ka metallimaatriksis sisalduvaid legeerivaid elemente, nõrgendades seeläbi legeerivate elementide toimet. Fosfori eutektiline vedelik on eutektilise rühma ümber pudrune, mis tahkub ja kasvab ning tahkestumisel on seda raske juurde saada ning valandil on suurem kalduvus kahaneda.
4. Väävel: see vähendab sularaua voolavust ja suurendab valandite kalduvust kuumaks praguneda. See on valandites kahjulik element. Seetõttu arvavad paljud, et mida madalam on väävlisisaldus, seda parem. Tegelikult, kui väävlisisaldus on ≤0,05%, selline malm ei tööta tavalise inokulandi puhul, mida kasutame. Põhjus on selles, et inokulatsioon laguneb väga kiiresti ja valanditele tekivad sageli valged laigud.
5. Vask: Vask on hallmalmi tootmisel kõige sagedamini lisatud legeerelement. Peamine põhjus on see, et vasel on madal sulamistemperatuur (1083 ℃), see on kergesti sulav ja sellel on hea legeeriv toime. Vase grafitiseerimisvõime on umbes 1/5 räni omast, seega võib see vähendada malmi kalduvust valgeks muutuda. Samal ajal võib vask alandada ka austeniidi muundumise kriitilist temperatuuri. Seetõttu võib vask soodustada perliidi moodustumist, suurendada perliidi sisaldust ja täiustada perliiti ning tugevdada selles sisalduvat perliiti ja ferriiti, suurendades seeläbi malmi kõvadust ja tugevust. Mida suurem on aga vase kogus, seda parem. Sobiv lisatav vase kogus on 0,2% kuni 0,4%. Suure koguse vase lisamisel kahjustab tina ja kroomi samaaegne lisamine lõikejõudlust. See põhjustab maatriksstruktuuris suure hulga sorbiidi struktuuri teket.
6.Kroom: Kroomi legeerefekt on väga tugev, peamiselt seetõttu, et kroomi lisamine suurendab sularaua kalduvust saada valgeks ja valandit on lihtne kokku tõmmata, mille tulemuseks on jäätmed. Seetõttu tuleks kroomi kogust kontrollida. Ühest küljest loodetakse, et sularaud sisaldab teatud koguses kroomi, et parandada valandi tugevust ja kõvadust; teisest küljest on kroomi alumisel piiril rangelt kontrollitud, et vältida valandi kokkutõmbumist ja praagi määra suurenemist. Traditsiooniline kogemus ütleb, et kui algse sularaua kroomisisaldus ületab 0,35%, on sellel valule saatuslik mõju.
7. Molübdeen: Molübdeen on tüüpiline ühendit moodustav element ja tugev perliiti stabiliseeriv element. See võib grafiiti rafineerida. Kui ωMo <0,8%, võib molübdeen täiustada perliiti ja tugevdada perliidis olevat ferriiti, parandades seeläbi tõhusalt malmi tugevust ja kõvadust.
Märkida tuleb mitmeid hallmalmiga seotud probleeme
1.Ülekuumenemise suurendamine või hoidmisaja pikendamine võib sulatis olevad heterogeensed südamikud kaduda või vähendada nende tõhusust, vähendades austeniiditerade arvu.
2. Titaanil on hallmalmi primaarse austeniidi rafineerimise efekt. Kuna titaankarbiidid, nitriidid ja karbonitriidid võivad olla austeniidi tuuma moodustamise aluseks. Titaan võib suurendada austeniidi südamikku ja rafineerida austeniidi terasid. Teisest küljest, kui sulas rauas on liigne Ti, reageerib rauas olev S TiS-i osakeste moodustamiseks Mn asemel Ti-ga. TiS-i grafiidisüdamik ei ole nii efektiivne kui MnS-i oma. Seetõttu hilineb eutektilise grafiidisüdamiku moodustumine, suurendades seeläbi primaarse austeniidi sadestumise aega. Vanaadium, kroom, alumiinium ja tsirkoonium sarnanevad titaaniga selle poolest, et neist on kerge moodustada karbiide, nitriide ja karbonitriide ning need võivad muutuda austeniidisüdamikeks.
3. Erinevate inokulantide mõjus eutektiliste klastrite arvule on suured erinevused, mis on järjestatud järgmises järjekorras: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Sr või Ti sisaldav FeSi mõjutab eutektiliste klastrite arvu nõrgemalt. Parima toimega on haruldasi muldmetalle sisaldavad inokulandid ja mõju on olulisem, kui neid lisada koos Al- ja N-ga. Al- ja Bi-sisaldusega ferrosilicon võib eutektiliste klastrite arvu tugevalt suurendada.
4. Grafiit-austeniidi kahefaasilise sümbiootilise kasvu terakesi, mille keskpunktiks on grafiidi tuumad, nimetatakse eutektilisteks klastriteks. Submikroskoopilised grafiidiagregaadid, sulamata grafiidi jääkosakesed, primaarsed grafiidihelveste oksad, kõrge sulamistemperatuuriga ühendid ja gaasisulused, mis esinevad sulas rauas ja võivad olla eutektilise grafiidi südamikud, on samuti eutektiliste klastrite südamikud. Kuna eutektiline tuum on eutektilise klastri kasvu alguspunkt, peegeldab eutektiliste klastrite arv tuumade arvu, mis võivad eutektilises rauavedelikus grafiidiks kasvada. Eutektiliste klastrite arvu mõjutavad tegurid hõlmavad keemilist koostist, sularaua tuuma olekut ja jahutuskiirust.
Süsiniku ja räni kogusel keemilises koostises on oluline mõju. Mida lähemal on süsiniku ekvivalent eutektilisele koostisele, seda rohkem on eutektilisi klastreid. S on veel üks oluline element, mis mõjutab hallmalmi eutektilisi klastreid. Madal väävlisisaldus ei soodusta eutektiliste klastrite suurenemist, sest sularauas sisalduv sulfiid on grafiidisüdamiku oluline aine. Lisaks võib väävel vähendada heterogeense südamiku ja sulandi vahelist liidese energiat, nii et saab aktiveerida rohkem südamikke. Kui W (S) on väiksem kui 0,03%, väheneb eutektiliste klastrite arv oluliselt ja inokuleerimise mõju väheneb.
Kui Mn massiosa jääb 2% piiresse, suureneb Mn hulk ja vastavalt suureneb eutektiliste klastrite arv. Nb-l on sula rauas lihtne tekitada süsiniku- ja lämmastikuühendeid, mis toimivad grafiidisüdamikuna, et suurendada eutektilisi klastreid. Ti ja V vähendavad eutektiliste klastrite arvu, kuna vanaadium vähendab süsiniku kontsentratsiooni; titaan haarab kergesti S-d MnS-is ja MgS-is, moodustades titaansulfiidi, ja selle tuumade moodustumise võime ei ole nii tõhus kui MnS-i ja MgS-i. Sula rauas sisalduv N suurendab eutektiliste klastrite arvu. Kui N-sisaldus on väiksem kui 350 x10-6, pole see ilmne. Pärast teatud väärtuse ületamist suureneb ülejahutus, suurendades seeläbi eutektiliste klastrite arvu. Sula rauas olev hapnik moodustab kergesti südamikutena erinevaid oksiidsulgundeid, mistõttu hapniku suurenedes suureneb eutektiliste klastrite arv. Lisaks keemilisele koostisele on oluliseks mõjutajaks eutektilise sulandi olek. Kõrge temperatuuri ja ülekuumenemise pikaajaline säilitamine põhjustab algse südamiku kadumise või vähenemise, eutektiliste klastrite arvu vähenemise ja läbimõõdu suurenemise. Inokulatsiooniravi võib oluliselt parandada põhiseisundit ja suurendada eutektiliste klastrite arvu. Jahutuskiirusel on väga ilmne mõju eutektiliste klastrite arvule. Mida kiirem on jahutamine, seda rohkem on eutektilisi klastreid.
5. Eutektiliste klastrite arv peegeldab otseselt eutektiliste terade paksust. Üldiselt võivad peened terad parandada metallide jõudlust. Sama keemilise koostise ja grafiiditüübi eeldusel eutektiliste klastrite arvu suurenedes tõmbetugevus suureneb, kuna eutektiliste klastrite arvu suurenedes muutuvad grafiidilehed peenemaks, mis suurendab tugevust. Ränisisalduse suurenemisega suureneb aga oluliselt eutektiliste rühmade arv, kuid tugevus hoopis väheneb; malmi tugevus suureneb ülekuumenemise temperatuuri tõusuga (kuni 1500 ℃), kuid sel ajal väheneb eutektiliste rühmade arv oluliselt. Pikaajalisest inokulatsioonist põhjustatud eutektiliste rühmade arvu muutumise seaduse ja tugevuse suurenemise vaheline seos ei ole alati sama trendiga. Si ja Ba sisaldava FeSi-ga inokuleerimisel saadud tugevus on suurem kui CaSi-ga, kuid malmi eutektiliste rühmade arv on palju väiksem kui CaSi-l. Eutektiliste rühmade arvu suurenemisega suureneb malmi kokkutõmbumise tendents. Et vältida kokkutõmbumise teket väikestes osades, tuleks eutektiliste rühmade arvu reguleerida alla 300-400/cm2.
6. Sulamielementide (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) lisamine, mis soodustavad grafitiseeritud inokulantides ülejahtumist, võib parandada malmi ülejahutuse astet, rafineerida terasid, suurendada austeniidi kogust ja soodustada inokulantide ülejahtumist. perliit. Lisatud pindaktiivseid elemente (Te, Bi, 5b) saab adsorbeerida grafiidi tuumade pinnale, et piirata grafiidi kasvu ja vähendada grafiidi suurust, et saavutada kõikehõlmavate mehaaniliste omaduste parandamise, ühtluse parandamise ja organisatsioonilise regulatsiooni suurendamise eesmärk. Seda põhimõtet on kasutatud suure süsinikusisaldusega malmi (nt piduridetailide) tootmispraktikas.
Postitusaeg: juuni-05-2024
