El paper dels elements d'ús habitual en ferro colat gris
1.Carboni i silici: El carboni i el silici són elements que afavoreixen fortament la grafitització. L'equivalent de carboni es pot utilitzar per il·lustrar els seus efectes sobre l'estructura metal·logràfica i les propietats mecàniques de la fosa grisa. L'augment de l'equivalent de carboni fa que les escates de grafit es tornin més gruixudes, augmentin en nombre i disminueixin la resistència i la duresa. Per contra, reduir l'equivalent de carboni pot reduir el nombre de grafits, refinar el grafit i augmentar el nombre de dendrites d'austenita primàries, millorant així les propietats mecàniques de la fosa grisa. Tanmateix, reduir l'equivalent de carboni comportarà una disminució del rendiment de la fosa.
2.Manganès: El manganès en si és un element que estabilitza els carburs i dificulta la grafitització. Té l'efecte d'estabilitzar i refinar la perlita en ferro colat gris. En el rang de Mn = 0,5% a 1,0%, augmentar la quantitat de manganès és propici per millorar la resistència i la duresa.
3.Fòsfor: quan el contingut de fòsfor en ferro colat supera el 0,02%, es pot produir un eutèctic de fòsfor intergranular. La solubilitat del fòsfor en austenita és molt petita. Quan el ferro colat es solidifica, el fòsfor roman bàsicament al líquid. Quan la solidificació eutèctica és gairebé completa, la composició de fase líquida restant entre els grups eutèctics és propera a la composició eutèctica ternària (Fe-2%, C-7%, P). Aquesta fase líquida es solidifica a uns 955 ℃. Quan el ferro colat es solidifica, el molibdè, el crom, el tungstè i el vanadi es segregan en la fase líquida rica en fòsfor, augmentant la quantitat d'eutèctic de fòsfor. Quan el contingut de fòsfor en ferro colat és elevat, a més dels efectes nocius del propi eutèctic de fòsfor, també reduirà els elements d'aliatge continguts a la matriu metàl·lica, debilitant així l'efecte dels elements d'aliatge. El líquid eutèctic de fòsfor és suau al voltant del grup eutèctic que es solidifica i creix, i és difícil de reposar durant la contracció de la solidificació, i la fosa té una major tendència a encongir-se.
4.Sofre: Redueix la fluïdesa del ferro fos i augmenta la tendència de les peces de fosa a trencar-se en calent. És un element nociu en les foses. Per tant, molta gent pensa que com més baix sigui el contingut de sofre, millor. De fet, quan el contingut de sofre és ≤0,05%, aquest tipus de ferro colat no funciona per a l'inoculant normal que utilitzem. El motiu és que la inoculació decau molt ràpidament i sovint apareixen taques blanques a les peces de fosa.
5.Cobre: El coure és l'element d'aliatge afegit més habitualment en la producció de ferro colat gris. El motiu principal és que el coure té un punt de fusió baix (1083 ℃), és fàcil de fondre i té un bon efecte d'aliatge. La capacitat de grafitització del coure és aproximadament 1/5 de la del silici, de manera que pot reduir la tendència del ferro colat a tenir una fosa blanca. Al mateix temps, el coure també pot reduir la temperatura crítica de transformació de l'austenita. Per tant, el coure pot promoure la formació de perlita, augmentar el contingut de perlita i refinar la perlita i enfortir la perlita i la ferrita, augmentant així la duresa i la resistència del ferro colat. Tanmateix, com més gran sigui la quantitat de coure, millor. La quantitat adequada de coure afegit és del 0,2% al 0,4%. Quan s'afegeix una gran quantitat de coure, afegir estany i crom al mateix temps és perjudicial per al rendiment de tall. Farà que es produeixi una gran quantitat d'estructura de sorbita a l'estructura de la matriu.
6.Crom: L'efecte d'aliatge del crom és molt fort, principalment perquè l'addició de crom augmenta la tendència del ferro fos a tenir una fosa blanca i la fosa és fàcil de reduir, donant lloc a residus. Per tant, s'ha de controlar la quantitat de crom. D'una banda, s'espera que el ferro fos contingui una certa quantitat de crom per millorar la resistència i la duresa de la fosa; d'altra banda, el crom està estrictament controlat al límit inferior per evitar que la fosa es redueixi i provoqui un augment de la taxa de ferralla. L'experiència tradicional sosté que quan el contingut de crom del ferro fos original supera el 0,35%, tindrà un efecte fatal en la fosa.
7. Molibdè: El molibdè és un element típic de formació de compostos i un fort element estabilitzador de perlita. Pot refinar el grafit. Quan ωMo <0,8%, el molibdè pot refinar la perlita i enfortir la ferrita a la perlita, millorant així eficaçment la força i la duresa del ferro colat.
S'han de tenir en compte diversos problemes en ferro colat gris
1. Augmentar el sobreescalfament o allargar el temps de retenció pot fer desaparèixer els nuclis heterogenis existents a la fosa o reduir la seva eficàcia, reduint el nombre de grans d'austenita.
2. El titani té l'efecte de refinar l'austenita primària en ferro colat gris. Com que els carburs, nitrurs i carbonitrurs de titani poden servir de base per a la nucleació d'austenita. El titani pot augmentar el nucli de l'austenita i refinar els grans d'austenita. D'altra banda, quan hi ha excés de Ti en el ferro fos, el S del ferro reaccionarà amb Ti en lloc de Mn per formar partícules de TiS. El nucli de grafit de TiS no és tan efectiu com el de MnS. Per tant, la formació del nucli de grafit eutèctic es retarda, augmentant així el temps de precipitació de l'austenita primària. El vanadi, el crom, l'alumini i el zirconi són similars al titani, ja que són fàcils de formar carburs, nitrurs i carbonitrurs, i poden convertir-se en nuclis d'austenita.
3.Hi ha grans diferències en els efectes de diversos inoculants sobre el nombre de cúmuls eutèctics, que es disposen en l'ordre següent: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi que conté Sr o Ti té un efecte més feble sobre el nombre de cúmuls eutèctics. Els inoculants que contenen terres rares tenen el millor efecte, i l'efecte és més significatiu quan s'afegeixen en combinació amb Al i N. El ferrosilici que conté Al i Bi pot augmentar fortament el nombre de cúmuls eutèctics.
4. Els grans de creixement simbiòtic bifàsic de grafit-austenita formats amb nuclis de grafit com a centre s'anomenen cúmuls eutèctics. Els agregats de grafit submicroscòpics, les partícules de grafit residuals no foses, les branques primàries d'escates de grafit, els compostos d'alt punt de fusió i les inclusions de gasos que existeixen en el ferro fos i que poden ser els nuclis del grafit eutèctic també són els nuclis dels cúmuls eutèctics. Com que el nucli eutèctic és el punt de partida del creixement del cúmul eutèctic, el nombre de cúmuls eutèctics reflecteix el nombre de nuclis que poden créixer en grafit en el líquid de ferro eutèctic. Els factors que afecten el nombre de cúmuls eutèctics inclouen la composició química, l'estat central del ferro fos i la velocitat de refredament.
La quantitat de carboni i silici en la composició química té una influència important. Com més a prop estigui l'equivalent de carboni de la composició eutèctica, més cúmuls eutèctics hi ha. S és un altre element important que afecta els cúmuls eutèctics de ferro colat gris. El baix contingut de sofre no afavoreix l'augment dels cúmuls eutèctics, perquè el sulfur del ferro fos és una substància important del nucli de grafit. A més, el sofre pot reduir l'energia interfacial entre el nucli heterogeni i la fosa, de manera que es poden activar més nuclis. Quan W (S) és inferior al 0,03%, el nombre de cúmuls eutèctics es redueix significativament i l'efecte de la inoculació es redueix.
Quan la fracció de massa de Mn es troba dins del 2%, la quantitat de Mn augmenta i el nombre de cúmuls eutèctics augmenta en conseqüència. Nb és fàcil de generar compostos de carboni i nitrogen en el ferro fos, que actua com a nucli de grafit per augmentar els cúmuls eutèctics. Ti i V redueixen el nombre de cúmuls eutèctics perquè el vanadi redueix la concentració de carboni; el titani captura fàcilment S en MnS i MgS per formar sulfur de titani, i la seva capacitat de nucleació no és tan eficaç com MnS i MgS. N en el ferro fos augmenta el nombre de cúmuls eutèctics. Quan el contingut de N és inferior a 350 x10-6, no és obvi. Després de superar un determinat valor, augmenta el sobrerefrigerament, augmentant així el nombre de cúmuls eutèctics. L'oxigen del ferro fos forma fàcilment diverses inclusions d'òxid com a nuclis, de manera que a mesura que augmenta l'oxigen, augmenta el nombre de cúmuls eutèctics. A més de la composició química, l'estat central de la fosa eutèctica és un factor d'influència important. Mantenir una temperatura elevada i un sobreescalfament durant molt de temps farà que el nucli original desaparegui o disminueixi, reduirà el nombre de cúmuls eutèctics i augmentarà el diàmetre. El tractament d'inoculació pot millorar molt l'estat central i augmentar el nombre de cúmuls eutèctics. La velocitat de refredament té un efecte molt evident sobre el nombre de cúmuls eutèctics. Com més ràpid és el refredament, més cúmuls eutèctics hi ha.
5.El nombre de cúmuls eutèctics reflecteix directament el gruix dels grans eutèctics. En general, els grans fins poden millorar el rendiment dels metalls. Sota la premissa de la mateixa composició química i tipus de grafit, a mesura que augmenta el nombre de cúmuls eutèctics, augmenta la resistència a la tracció, perquè les làmines de grafit dels cúmuls eutèctics es tornen més fines a mesura que augmenta el nombre de cúmuls eutèctics, la qual cosa augmenta la resistència. Tanmateix, amb l'augment del contingut de silici, el nombre de grups eutèctics augmenta significativament, però la força disminueix; la força del ferro colat augmenta amb l'augment de la temperatura de sobreescalfament (fins a 1500 ℃), però en aquest moment, el nombre de grups eutèctics disminueix significativament. La relació entre la llei de canvi del nombre de grups eutèctics causada pel tractament d'inoculació a llarg termini i l'augment de la força no sempre té la mateixa tendència. La força obtinguda pel tractament d'inoculació amb FeSi que conté Si i Ba és superior a la obtinguda amb CaSi, però el nombre de grups eutèctics de ferro colat és molt menor que el de CaSi. Amb l'augment del nombre de grups eutèctics, augmenta la tendència a la contracció del ferro colat. Per tal d'evitar la formació de contracció en peces petites, el nombre de grups eutèctics s'ha de controlar per sota de 300 ~ 400/cm2.
6. L'addició d'elements d'aliatge (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) que afavoreixen el superrefrigerament en inoculants grafititzats pot millorar el grau de sobrerefrigerament de la fosa, refinar els grans, augmentar la quantitat d'austenita i promoure la formació de perlita. Els elements actius superficials afegits (Te, Bi, 5b) es poden adsorbir a la superfície dels nuclis de grafit per limitar el creixement del grafit i reduir la mida del grafit, per tal d'aconseguir el propòsit de millorar les propietats mecàniques completes, millorar la uniformitat i augmentar la regulació organitzativa. Aquest principi s'ha aplicat en la pràctica de producció de ferro colat d'alt carboni (com ara peces de frens).
Hora de publicació: juny-05-2024
