Úloha bežne používaných prvkov v sivej liatine
1.Uhlík a kremík: Uhlík a kremík sú prvky, ktoré silne podporujú grafitizáciu. Uhlíkový ekvivalent možno použiť na ilustráciu ich účinkov na metalografickú štruktúru a mechanické vlastnosti sivej liatiny. Zvýšenie uhlíkového ekvivalentu spôsobí, že grafitové vločky sa stanú hrubšími, zvýši sa ich počet a zníži sa pevnosť a tvrdosť. Naopak, zníženie uhlíkového ekvivalentu môže znížiť počet grafitov, zjemniť grafit a zvýšiť počet primárnych austenitových dendritov, čím sa zlepší mechanické vlastnosti sivej liatiny. Zníženie uhlíkového ekvivalentu však povedie k zníženiu výkonu odlievania.
2.Mangán: Mangán samotný je prvkom, ktorý stabilizuje karbidy a bráni grafitizácii. Pôsobí stabilizačne a zušľachťuje perlit v sivej liatine. V rozsahu Mn = 0,5 % až 1,0 % zvýšenie množstva mangánu vedie k zlepšeniu pevnosti a tvrdosti.
3. Fosfor: Keď obsah fosforu v liatine presiahne 0,02 %, môže dôjsť k eutektiku intergranulárneho fosforu. Rozpustnosť fosforu v austenite je veľmi malá. Keď liatina stuhne, fosfor v podstate zostáva v kvapaline. Keď je eutektické tuhnutie takmer dokončené, zostávajúce zloženie kvapalnej fázy medzi eutektickými skupinami je blízke ternárnemu eutektickému zloženiu (Fe-2%, C-7%, P). Táto kvapalná fáza tuhne pri teplote asi 955 °C. Keď liatina stuhne, molybdén, chróm, volfrám a vanád sú všetky oddelené v kvapalnej fáze bohatej na fosfor, čím sa zvyšuje množstvo eutektika fosforu. Keď je obsah fosforu v liatine vysoký, okrem škodlivých účinkov samotného fosforového eutektika sa znížia aj legujúce prvky obsiahnuté v kovovej matrici, čím sa oslabí účinok legujúcich prvkov. Fosforová eutektická kvapalina je okolo eutektickej skupiny kašovitá, ktorá tuhne a rastie a je ťažké ju doplniť počas tuhnutia zmršťovaním a odliatok má väčšiu tendenciu sa zmršťovať.
4.Síra: Znižuje tekutosť roztaveného železa a zvyšuje tendenciu odliatkov praskať za tepla. Je to škodlivý prvok v odliatkoch. Preto si veľa ľudí myslí, že čím nižší obsah síry, tým lepšie. V skutočnosti, keď je obsah síry ≤ 0,05 %, tento druh liatiny nefunguje pre bežné očkovacie látky, ktoré používame. Dôvodom je, že očkovanie sa veľmi rýchlo rozkladá a na odliatkoch sa často objavujú biele škvrny.
5.Meď: Meď je najčastejšie pridávaný legovací prvok pri výrobe sivej liatiny. Hlavným dôvodom je, že meď má nízky bod topenia (1083 ℃), ľahko sa taví a má dobrý legovací účinok. Grafitizačná schopnosť medi je asi 1/5 schopnosti kremíka, takže môže znížiť tendenciu liatiny mať biely odliatok. Zároveň môže meď znížiť kritickú teplotu premeny austenitu. Preto môže meď podporovať tvorbu perlitu, zvyšovať obsah perlitu a zušľachťovať perlit a spevniť perlit a ferit v ňom, čím sa zvýši tvrdosť a pevnosť liatiny. Čím je však množstvo medi vyššie, tým lepšie. Vhodné množstvo pridanej medi je 0,2 % až 0,4 %. Pri pridávaní veľkého množstva medi je súčasné pridávanie cínu a chrómu škodlivé pre rezný výkon. Spôsobí to, že sa v štruktúre matrice vytvorí veľké množstvo sorbitovej štruktúry.
6. Chróm: Legovací účinok chrómu je veľmi silný, hlavne preto, že pridanie chrómu zvyšuje tendenciu roztaveného železa mať biely odliatok a odliatok sa ľahko zmršťuje, čo vedie k odpadu. Preto by sa množstvo chrómu malo kontrolovať. Na jednej strane existuje nádej, že roztavené železo obsahuje určité množstvo chrómu na zlepšenie pevnosti a tvrdosti odliatku; na druhej strane je chróm prísne kontrolovaný na spodnej hranici, aby sa zabránilo zmršťovaniu odliatku a spôsobeniu zvýšenia množstva odpadu. Tradičná skúsenosť hovorí, že keď obsah chrómu v pôvodnom roztavenom železe presiahne 0,35 %, bude to mať fatálny vplyv na odliatok.
7. Molybdén: Molybdén je typický zlúčeninotvorný prvok a silný perlitový stabilizačný prvok. Dokáže zušľachťovať grafit. Ak je ωMo < 0,8%, molybdén môže zušľachťovať perlit a spevniť ferit v perlite, čím účinne zlepšuje pevnosť a tvrdosť liatiny.
Pri sivej liatine je potrebné poznamenať niekoľko problémov
1.Zvýšenie prehriatia alebo predĺženie doby zdržania môže spôsobiť, že existujúce heterogénne jadrá v tavenine zmiznú alebo znížia ich účinnosť, čím sa zníži počet austenitových zŕn.
2.Titan má za následok rafináciu primárneho austenitu v sivej liatine. Pretože karbidy, nitridy a karbonitridy titánu môžu slúžiť ako základ pre nukleáciu austenitu. Titán môže zväčšiť jadro austenitu a zjemniť austenitové zrná. Na druhej strane, keď je v roztavenom železe nadbytok Ti, S v železe bude reagovať s Ti namiesto Mn za vzniku častíc TiS. Grafitové jadro TiS nie je také účinné ako jadro MnS. Preto je tvorba eutektického grafitového jadra oneskorená, čím sa zvyšuje čas precipitácie primárneho austenitu. Vanád, chróm, hliník a zirkónium sú podobné titánu v tom, že sa z nich ľahko tvoria karbidy, nitridy a karbonitridy a môžu sa stať austenitovými jadrami.
3. Existujú veľké rozdiely v účinkoch rôznych inokulantov na počet eutektických zhlukov, ktoré sú usporiadané v nasledujúcom poradí: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi s obsahom Sr alebo Ti má slabší vplyv na počet eutektických zhlukov. Najlepší účinok majú očkovacie látky obsahujúce vzácne zeminy a účinok je výraznejší, keď sa pridajú v kombinácii s Al a N. Ferosilícium obsahujúce Al a Bi môže výrazne zvýšiť počet eutektických zhlukov.
4. Zrná grafitovo-austenitového dvojfázového symbiotického rastu tvorené s jadrami grafitu ako centrom sa nazývajú eutektické zhluky. Submikroskopické grafitové agregáty, zvyškové neroztavené častice grafitu, primárne grafitové vločkové vetvy, zlúčeniny s vysokou teplotou topenia a plynové inklúzie, ktoré existujú v roztavenom železe a môžu byť jadrami eutektického grafitu, sú tiež jadrami eutektických zhlukov. Keďže eutektické jadro je východiskovým bodom rastu eutektického klastra, počet eutektických zhlukov odráža počet jadier, ktoré môžu v eutektickej železnej kvapaline prerásť do grafitu. Faktory ovplyvňujúce počet eutektických zhlukov zahŕňajú chemické zloženie, stav jadra roztaveného železa a rýchlosť ochladzovania.
Dôležitý vplyv má množstvo uhlíka a kremíka v chemickom zložení. Čím bližšie je uhlíkový ekvivalent k eutektickému zloženiu, tým viac eutektických zhlukov existuje. S je ďalším dôležitým prvkom, ktorý ovplyvňuje eutektické zhluky šedej liatiny. Nízky obsah síry neprispieva k zvýšeniu eutektických zhlukov, pretože sulfid v roztavenom železe je dôležitou látkou grafitového jadra. Okrem toho môže síra znížiť medzifázovú energiu medzi heterogénnym jadrom a taveninou, takže sa môže aktivovať viac jadier. Keď je W (S) menej ako 0,03 %, počet eutektických zhlukov sa výrazne zníži a účinok očkovania sa zníži.
Keď je hmotnostný zlomok Mn do 2 %, množstvo Mn sa zvyšuje a počet eutektických zhlukov sa zodpovedajúcim spôsobom zvyšuje. Nb ľahko vytvára zlúčeniny uhlíka a dusíka v roztavenom železe, ktoré pôsobí ako grafitové jadro na zvýšenie eutektických zhlukov. Ti a V znižujú počet eutektických klastrov, pretože vanád znižuje koncentráciu uhlíka; titán ľahko zachytáva S v MnS a MgS za vzniku sulfidu titánu a jeho nukleačná schopnosť nie je taká účinná ako MnS a MgS. N v roztavenom železe zvyšuje počet eutektických zhlukov. Keď je obsah N menší ako 350 x 10-6, nie je to zrejmé. Po prekročení určitej hodnoty sa zvyšuje podchladenie, čím sa zvyšuje počet eutektických zhlukov. Kyslík v roztavenom železe ľahko vytvára rôzne oxidové inklúzie ako jadrá, takže s pribúdajúcim kyslíkom sa zvyšuje počet eutektických zhlukov. Okrem chemického zloženia je dôležitým ovplyvňujúcim faktorom stav jadra eutektickej taveniny. Dlhodobé udržiavanie vysokej teploty a prehrievania spôsobí, že pôvodné jadro zmizne alebo sa zníži, zníži sa počet eutektických zhlukov a zväčší sa priemer. Očkovanie môže výrazne zlepšiť stav jadra a zvýšiť počet eutektických zhlukov. Rýchlosť ochladzovania má veľmi zjavný vplyv na počet eutektických zhlukov. Čím rýchlejšie je chladenie, tým viac eutektických zhlukov existuje.
5. Počet eutektických zhlukov priamo odráža hrúbku eutektických zŕn. Vo všeobecnosti môžu jemné zrná zlepšiť vlastnosti kovov. Za predpokladu rovnakého chemického zloženia a typu grafitu, so zvyšujúcim sa počtom eutektických zhlukov, sa zvyšuje pevnosť v ťahu, pretože grafitové listy v eutektických zhlukoch sa stávajú jemnejšími so zvyšujúcim sa počtom eutektických zhlukov, čo zvyšuje pevnosť. So zvyšovaním obsahu kremíka sa však počet eutektických skupín výrazne zvyšuje, ale pevnosť naopak klesá; pevnosť liatiny sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou prehriatia (na 1500 ℃), ale v tomto čase počet eutektických skupín výrazne klesá. Vzťah medzi zákonom zmeny počtu eutektických skupín spôsobených dlhodobou inokuláciou a nárastom sily nemá vždy rovnaký trend. Pevnosť získaná očkovaním FeSi obsahujúcim Si a Ba je vyššia ako pevnosť získaná s CaSi, ale počet eutektických skupín liatiny je oveľa menší ako CaSi. S nárastom počtu eutektických skupín sa zvyšuje tendencia zmršťovania liatiny. Aby sa zabránilo tvorbe zmršťovania v malých častiach, počet eutektických skupín by mal byť kontrolovaný pod 300 ~ 400/cm2.
6. Pridanie zliatinových prvkov (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb), ktoré podporujú prechladzovanie v grafitizovaných inokulantoch, môže zlepšiť stupeň podchladenia liatiny, zjemniť zrná, zvýšiť množstvo austenitu a podporiť tvorbu perlit. Pridané povrchovo aktívne prvky (Te, Bi, 5b) môžu byť adsorbované na povrchu grafitových jadier, aby sa obmedzil rast grafitu a znížila veľkosť grafitu, aby sa dosiahol účel zlepšenia komplexných mechanických vlastností, zlepšenia jednotnosti a zvýšenia organizačnej regulácie. Tento princíp bol aplikovaný vo výrobnej praxi liatiny s vysokým obsahom uhlíka (ako sú časti bŕzd).
Čas odoslania: 05.06.2024
