Hogyan növelhető a QT450 gömbgrafitos öntöttvas nyúlása 22% fölé?

Hogyan növelhetjük a nyúlást 22% fölé, miközben megőrizzük ugyanazt a szakítószilárdságot? Ehhez a „mikrostruktúrából” kell kiindulni, és finomított folyamatbeállításokat kell végezni. 

Alapötlet: Maximalizálja a mátrix plaszticitását és szívósságát, miközben megőrzi a kellő szilárdságot. Konkrétan azt jelenti, hogy a lehető legtöbb ferritmátrixot kell megszerezni, miközben biztosítják a grafitgolyók kiváló minőségét. Az alábbiakban konkrét műszaki utak és intézkedések vannak: Először is a kémiai összetétel pontos beállítása (alap). A jelenlegi QT450 összetétel csak a "szabványoknak való megfelelés" célját szolgálja, a nagy nyúlás eléréséhez pedig a "nagy tisztaság" és az "egyensúly" felé kell fejlődni. 

1. Szén-ekvivalens: Mérsékelten növelje, hajlítsa a magas szén-dioxid-kibocsátású stratégia felé: A grafit lebegésének elkerülése mellett próbálja meg növelni a széntartalmat (ajánlott 3,6% -3,9%) és megfelelően szabályozni a szilíciumtartalmat. Ez növelheti a grafitgolyók számát, javíthatja a hővezető képességet, csökkentheti a megszilárdulási zsugorodást, és előnyös a szilárdság és a plaszticitás javítása érdekében. A szén-egyenértéket (CE) 4,3% és 4,5% között javasolt szabályozni. 

2. Szilícium: A végső szilíciumtartalom-stratégia szabályozása: A szilícium szilárd oldaterősítő elem, és a túlzott szilícium jelentősen csökkenti a plaszticitást. A ferritképződés biztosításának előfeltétele, hogy a végső szilíciumtartalmat (öntés utáni szilíciumtartalom) alacsonyabb szinten, 2,2% -2,5% között szabályozzuk. Ennek eléréséhez alacsony szilíciumtartalmú szferoidizáló szerek használhatók, és szilícium adagolható oltóanyagokon keresztül. 

3. Mangán: Extrém redukció (Kulcs!) Stratégia: A mangán stabil elem a perlitben, és nagyon hajlamos a szemcsehatárok szegregációjára, törékeny fázisokat képezve, és a megnyúlás "első számú gyilkosa". A mangántartalmat a hagyományos <0,3%-ról <0,15%-ra kell csökkenteni, ideális állapot <0,10%. Ez a leghatékonyabb és leggazdaságosabb kémiai módszer a 22% feletti megnyúlás eléréséhez. 

4. Foszfor és kén: A foszfor végső tisztítása: Törékeny foszfor eutektikum képződése. Cél: ≤ 0,03%, minél alacsonyabb, annál jobb. Kén: Szferoidizáló szereket fogyaszt és zárványokat generál. Az eredeti olvadt vas kéntartalma a szferoidizálás előtt ≤ 0,012%. 

5. Zavaró elemek: Szigorúan szabályozza és figyelje az olyan elemeket, mint a titán, króm, vanádium, ón, antimon stb. Stabilizálhatják a perlitet vagy káros karbidokat képezhetnek. 

Nyomokban ritkaföldfémeket (cérium, lantán) tartalmazó szferoidizáló szerek használata semlegesítheti ezek káros hatásait.

 2、 A szferoidizálási és inkubációs folyamat (mag) megerősítése döntő lépés a grafitgolyók minőségének és mennyiségének javításában. 

1. Szferoidizációs kezelés: Stabilitásra és puhaságra törekedni. Szferoidizáló szer: Alacsony magnézium-, ritkaföldfém- és nagy tisztaságú szferoidizáló szerek kiválasztása. Például egy 5-6% Mg tartalmú szferoidizáló szer csökkentheti a túlzott magnézium okozta fehéredési hajlamot és zsugorodási feszültséget. Eljárás: Olyan módszerek alkalmazása, mint a kupakolás és a huzaladagolás a sferoidizációs reakció, a stabil abszorpciós sebesség és a könnyű magnéziumpor csökkentése érdekében. 

2. Termékenységi kezelés: A fő cél a grafitgolyók számának jelentős, 150/mm² fölé történő növelése és a golyók kerekségének javítása. Termékenységi szer: Használjon hatékony termékenységi szereket, például stronciumot, báriumot és cirkóniumot, amelyek erős öregedésgátló képességgel és jó magképző hatással rendelkeznek. Kivitelezés: "Többszörös inkubációt" kell alkalmazni! Egy terhesség: a szferoidizáló tasak belsejében történik. Másodlagos/kísérő terhesség: Ez rendkívül fontos! Az öntés során a finomszemcsés oltóanyagot egyenletesen adagolják a vasvízzel egy erre a célra kialakított adagolón keresztül. Nagyszámú pillanatnyi kristályos magot képes biztosítani, ami a grafitgömbök számának növelésének alapvető eszköze. Intratípusú inkubáció: Ha a körülmények megengedik, a harmadik inkubációhoz állítson be inkubációs blokkokat a kiöntőrendszerbe. 

3、 Optimalizálja az olvasztási és hűtési folyamatot 

1 olvasztás: Nagy tisztaságú nyersvas és tiszta acélhulladék felhasználása a forrásból származó káros elemek megfékezésére. Javasoljuk, hogy a csapolási hőmérsékletet 1530-1560 ℃ között állítsa be, és hagyja állni megfelelő magas hőmérsékleten, hogy megkönnyítse a zárványok felfelé mozgását. 

2. Hűtési sebesség: Vékony falú alkatrészeknél a gyorsított hűtés előnyös lehet a perlit növelésére és a szilárdság javítására, de nem segíti elő a nyúlást. A nagy nyúlásra törekvő QT450 esetében a hűtési sebességet megfelelően csökkenteni kell, például szigetelő felszálló vezetékek használatával, sűrítőcsövek használatával, az öntési folyamatok optimalizálásával (például gyanta homok használata fémformák helyett) stb., hogy elősegítse a ferrit képződését és a grafit teljes növekedését. 

4、 Hőkezelés: A legmegbízhatóbb garancia az, hogy ha az öntvény tulajdonságai a fenti folyamatbeállítások után még mindig instabilok (különösen az egyenetlen falvastagság miatt, amely egyes területeken perlitet okoz), akkor a ferritizációs lágyítás a legmegbízhatóbb módszer a 22% feletti nyúlási arány eléréséhez. 

A folyamat útvonala: 

1 Magas hőmérséklet fokozat: Melegítse fel 900-920 ℃-ra, és tartsa 1-3 órán keresztül (a falvastagságtól függően). A cél az, hogy az összes perlitet ausztenitté alakítsák. 

2. Közepes hőmérsékletű fokozat: Lassan hűtse le (vagy közvetlenül mozgassa) a kemencét 700-730 ℃-ra, és tartsa melegen 2-4 órán keresztül. Ez a szakasz döntő fontosságú, mivel elegendő időt hagy az ausztenitben lévő túltelített szén számára, hogy kicsapódjon az eredeti grafitgömbökre, és ezáltal teljesen ferritté alakuljon át. 

3. Kibocsátás a kemencéből: Ezt követően lehűthető 600 ℃ alá, és a kemencéből levegőhűtés céljából kiüríthető. Hatás: A kezelés után a mátrix szerkezete elérheti a 95%-os ferrit mennyiségét, a nyúlás mértéke pedig könnyen meghaladja a 22%-ot. Ugyanakkor a grafitgolyók jelenléte és a szilícium szilárd oldatos megerősítése miatt a szakítószilárdság továbbra is stabil marad 450 MPa felett. 

Összefoglalás és cselekvési ütemterv 

1. Diagnózis állapota: Először is elemezze a jelenlegi QT450 metallográfiai szerkezetét (ferritarány, grafitgolyó morfológiája és mennyisége) és kémiai összetételét (különösen Mn- és P-tartalmát).

 2. A folyamat beállításának prioritása: 1. lépés: Korlátozza a Mn-tartalmat 0,15% alá, és szabályozza a P-t és az S-t. 2. lépés: Erősítse meg az inkubációt, különös tekintettel az in flow inkubáció hatékony végrehajtására. 

3: Optimalizálja az összetételt, és alkalmazzon magas széntartalmú és alacsony szilíciumtartalmú oldatot. 3. Végső garancia: Ha a nyúlási arány a folyamat beállítását követően is 18-20% körül mozog, és nem tudja stabilan áttörni a 22%-ot, akkor a ferrites lágyítási eljárás bevezetése elkerülhetetlen választás. Folyamatosan képes biztosítani a szükséges teljesítményt. Ha a fenti eljárás során a szakítószilárdság nem éri el a 450 megapascalt, milyen típusú ötvözetet kell használni a szilárdságvédelemhez? A nagy (>22%) nyúlásra törekvő QT450 sémában, ha a nyúlás megfelel a szabványnak és a szakítószilárdság csökken, nikkelt lehet hozzáadni a szilárdság beállításához. A nikkel hozzáadásának fő funkciója és előnyei 1 Szilárd oldatos erősítés a plaszticitás jelentős károsodása nélkül: A nikkelelem feloldódik a ferritmátrixban, és szilárd oldatot képez, ezáltal javítja a szilárdságot anélkül, hogy jelentősen csökkentené a plaszticitást és a szívósságot. Ez alapvetően különbözik az olyan elemektől, mint a mangán és a foszfor.

 Hatás: Amikor megpróbálja csökkenteni a mangán- és perlittartalmat az ultra-nagy nyúlás elérése érdekében, a szakítószilárdság a 450 MPa szélére csúszhat. Ezen a ponton kis mennyiségű nikkel hozzáadása „biztonsági betétet” biztosíthat a stabil szilárdság és a szabványoknak való megfelelés biztosítása érdekében. 

2. Finomítsa a szerkezetet és javítsa az egyenletességet: A nikkel csökkentheti az ausztenit átalakulási hőmérsékletét, ami segít finomítani a szemcseméretet és a mikroszerkezetet, egyenletesebbé téve az öntvényszerkezetet, ezáltal javítva mind a szilárdságot, mind a szívósságot. 

3. Enyhe perlit stabilizáló hatás: A nikkel is hajlamos stabilizálni a perlitet, de hatása jóval kevésbé erős, mint a mangáné. Az adalék mennyiségének szabályozásával a ferrit nagy része kinyerhető, miközben kis mennyiségű finom perlit képződik belőle erősítés céljából. Hogyan lehet tudományosan hozzáadni nikkelt? Előfeltétel: A nikkel hozzáadását az összes fent említett alapséma (alacsony Mn, alacsony P/S, erős inkubáció stb.) szigorú végrehajtása után kell elvégezni. Nem várhatjuk el, hogy nikkelt használjunk az alapvető folyamatok hiányosságainak kompenzálására. 1. Hozzáadás mennyisége és várható hatás: Alacsony nikkeltartalmú oldat (0,5% -1,0%): Cél: Mérsékelt szilárd oldatos szilárdítás biztosítása, mint a szilárdság "biztonsági hálója". Hatás: Szinte minden ferrites aljzaton a szakítószilárdság kb. 20-40 MPa-val növelhető. Ez elegendő ahhoz, hogy a szilárdságot a kritikus értékeknél (például 430-440 MPa) folyamatosan 450 MPa fölé emelje, miközben minimális hatással van a nyúlásra (esetleg csak 1-2%-kal csökken), és továbbra is könnyen tartható 22% felett. Közepes nikkelezés (1,0% -2,0%): Cél: Megerősítés mellett kis mennyiségű (<10%) perlitet juttathat be. Hatás: A szilárdságjavulás jelentősebb lesz (akár 50 MPa vagy több), de a nyúlás kissé csökken. Gondos ellenőrzés szükséges, és a beállításokat hőkezeléssel kell elvégezni. 2. Együttműködés hőkezeléssel: Öntött megoldásként: Ha öntött állapotban hőkezelés nélkül nagy szilárdságot és nagy plaszticitást szeretne elérni, az alacsony nikkel hozzáadása (például 0,5%) egy nagyon kifinomult stratégia. Hőkezelési terv: Ha már tervezte a ferrit lágyítást, a nikkel hozzáadásának jelentőségét újra kell értékelni. A lágyítás megszünteti a perlitet, és a nikkel szilárd oldatot erősítő hatása válik uralkodóvá. Ezen a ponton az alacsony nikkel hozzáadása még tiszta, de erősebb ferritmátrixot biztosíthat az izzítás után. A nikkel hozzáadásának hátrányai és költségmegfontolásai magasak: a nikkel drága ötvözőelem, amely jelentősen megnöveli a nyersanyagköltségeket. Szigorú költség-haszon elemzést kell végezni. Korlátozott hatás: a nikkel nem csodaszer, nem képes megmenteni egy rossz szubsztrátot, gyenge szferoidizációval, sikertelen inkubációval vagy magas Mn/P tartalommal. A bizonytalanság lehetséges bevezetése: A nikkel túlzott hozzáadása (például> 1,5%) túl sok perlitet stabilizálhat, ami magasabb hőkezelési hőmérsékletet vagy hosszabb tartási időt igényel a kiküszöböléséhez, növeli a hőkezelés nehézségét és energiafogyasztását, és végső soron károsíthatja a nyúlási sebességet. A következtetés és a végső ajánlás a nikkel hozzáadását tekinti az „utolsó finomított biztosításnak”, nem pedig az elsődleges eszköznek. A teljesítményoptimalizálási útvonalnak a következőnek kell lennie: 1 Első prioritás (alap és mag): Extrém tisztítás: Csökkentse a Mn-t <0,15%-ra, P<0,03%，S<0,012%-ra. Erős termékenység: Határozottan alkalmazza az "egyszeri termékenység+áramlási termékenységet" a cél 150 mm-nél nagyobb grafitgolyószámmal. Összetétel optimalizálása: Magas szén-egyenérték (~4,5%) használata, a végső Si 2,2% -2,5% szabályozása. 2. Második prioritás (értékelés és finomhangolás): Az első prioritási terv szigorú végrehajtása után öntsön tesztcsíkokat és tesztelje a teljesítményüket. Ha az eredmény azt mutatja, hogy a nyúlás mértéke jóval meghaladja a 22%-ot (például 25% vagy több), de a szilárdság 440-450 MPa tartományban ingadozik, akkor a szabvány elérése küszöbén áll. Tehát döntés: Ezen a ponton körülbelül 0,5% nikkel hozzáadása a legjobb választás. Stabil szilárdságot érhet el nagyon alacsony költséggel (minimális hatással a nyúlásra), és a legmagasabb költséghatékonysággal rendelkezik. 3. Harmadik prioritás (végső garancia): Ha a teljesítmény még mindig instabil az öntvényfal vastagsága vagy a hűtési sebesség miatt, a ferritizációs izzítás a végső és legmegbízhatóbb megoldás. Az izzítási eljárás során nikkel hozzáadása nélkül is szinte mindig lehetséges egyszerre teljesíteni a szilárdsági (grafitgolyók szilárd oldatos szilárdítására és Si-re támaszkodva) és az ultranagy nyúlási (tiszta ferritre támaszkodva) követelményeit. Összefoglalva, nikkelt lehet hozzáadni, de ez inkább "tonik", semmint "alapélelmiszer". A végső megnyúlás érdekében az alacsony nikkel hozzáadása (~0,5%) egy okos eszköz, amelyet a végső szakaszban használnak a "pontos szilárdság fenntartására".