Как да произвеждаме части от сив чугун с висока якост без добавяне на благородни метали като сплави?

Подробен процес на производство на високоякостен сив чугун HT300 без легиране

Фаза 1: Съставки и топене - Полагане на основата

1. Избрани материали за пещ: чугун: използва се чугун с висока чистота или висококачествен чугун, който се характеризира с ниско съдържание на микроелементи (като Ti, V, As, Sb и др.). Тези микроелементи могат да повлияят на морфологията на графита, което не е благоприятно за повишаване на якостта. Размерът на железния блок трябва да бъде еднакъв. Скрап от стомана: Пропорцията на добавяне трябва да бъде значително увеличена, обикновено представляваща 30% -40% от зареждането на пещта. Използването на чист скрап с ниско съдържание на въглерод и ниско съдържание на сяра, като части за щамповане, отпадъци от въглеродна стомана и др., има за цел да разреди въглерода и примесите в разтопеното желязо. Рециклирани материали: Използвайте лейки и отпадъчни отливки от една и съща марка, за да осигурите стабилен състав. Строго контролирайте съотношението и чистотата му, за да избегнете внасянето на твърде много примеси. 2. Точно изчисление на съставките: Основна идея: нисковъглероден еквивалент. Целта е да се контролира стриктно въглеродният еквивалент (CE) в тесен диапазон от 3,8% до 4,0%. Въглерод (C): Целевата стойност е зададена на 2,9% -3,2%. Потискане на въглеродното съдържание чрез висок дял стоманен скрап. Силиций (Si): Първоначалният силиций в пещта се контролира на 1,2% -1,5%, оставяйки достатъчно допълнително пространство за последваща инкубационна обработка. Балансът между манган (Mn) и сяра (S) е от решаващо значение. Целта е да се контролира съдържанието на сяра между 0,07% и 0,12% и след това да се изчисли количеството добавен манган по формулата Mn% ≈ 1,7 × S%+0,3%. Въз основа на това съдържанието на манган обикновено е между 0,8% и 1,0%. Това осигурява образуването на полезни MnS съединения и насърчава образуването на перлит. Фосфор (P): Трябва да бъде строго ограничен до под 0,08%, тъй като фосфорът може да намали издръжливостта и якостта на чугуна. 3. Високотемпературно топене: Средночестотна индукционна пещ се използва за топене, за да се осигури равномерен състав и прецизен контрол на температурата. Температурата на източване трябва да бъде над 1520 ℃. Целта на топенето при висока температура е да се намали напълно съдържанието на газ (водород, азот) в разтопеното желязо. Напълно плаващи неметални включвания за получаване на чисто разтопено желязо. Осигурете достатъчно топлинни резерви за последваща обработка и изливане.

Фаза 2: Предварителна пещна обработка и изливане - прецизен контрол

1. Бърз анализ и регулиране на компонентите на пещта: Вземете течни проби от желязо за спектрален анализ или термичен анализ, за ​​да получите бързо действителното съдържание на C, Si, Mn, P и S. Фина настройка според резултатите, за да сте сигурни, че всички елементи са в целевия прозорец, особено въглеродния еквивалент. 2. Ефективно инкубационно лечение: Това е душата на целия процес. При нисковъглеродни еквивалентни условия тенденцията на разтопеното желязо към бяла плесен е изключително висока и е необходимо да се елиминира бялата плесен и да се рафинира графитът чрез силно инокулиране. Избор на инокуланти: Изберете инокуланти със силна устойчивост на гниене и способност за нуклеация, като стронций (Sr) - съдържащ феросилиций или барий (Ba) - съдържащ феросилиций. Процес на инкубация: Приемане на метода на поточна инокулация. В момента, когато разтопеното желязо тече от кофата към чашата за изливане, се използва специално захранващо устройство за инокулация за равномерно добавяне на инокуланти с размер на частиците 0,2-0,7 mm към потока от разтопено желязо. Добавено количество: контролирано на 0,3% -0,5% (от теглото на разтопеното желязо). Ефект: Моменталната инкубация може да осигури голямо количество ядра от графитни кристали преди втвърдяването на разтопеното желязо, като по този начин се получава графит тип А (фини люспи, равномерно разпределение) и ефективно предотвратява появата на цементит по краищата. Усъвършенстването на графита директно води до усъвършенстване на матрицата перлит. 3. Контрол на наливане и охлаждане: Температура на наливане: За да се осигури достатъчно пълнене, се използва по-ниска температура на наливане, обикновено между 1320 ℃ и 1350 ℃. Нискотемпературното леене спомага за увеличаване на преохлаждането и рафиниране на евтектични клъстери. Процес на леене: Предпочитаният метод е леене от желязо, покрито с пясък, което е най-ефективната техника за постигане на висока якост. Използвайте метална форма (тип желязо) като външна форма и покрийте работната й повърхност с пясъчна облицовка с дебелина 4-8 милиметра. Този процес може значително да подобри скоростта на охлаждане и да принуди бързото втвърдяване на разтопеното желязо. Предимствата на бързото охлаждане: много фини мастилени люспи. Значителното рафиниране на междуслойното разстояние на перлита е ключът към подобряване на здравината. Направете цялостната структура на отливката по-плътна и равномерна. Използването на студено желязо: За обикновено пясъчно леене е необходимо да се постави външно студено желязо разумно в дебелите и горещи части на отливката, за да се принудят тези части да се втвърдят синхронно с тънкостенните части, да се предотврати свиване и разхлабване и да се усъвършенства локалната структура.

Трета фаза: последваща обработка и инспекция

1. Почистване с пясък и термична обработка: След като отливката се втвърди, тя се оставя във формата за достатъчен период от време, докато стане под температурата на фазов преход, след което кутията се пълни с пясък, за да се избегне прекомерно вътрешно напрежение. Извършете отгряване за облекчаване на напрежението, обикновено при температура от 520 ℃ -550 ℃, задръжте за 2-4 часа и след това охладете с пещта. Специално внимание: Температурата на отгряване не трябва да надвишава 720 ℃, в противен случай фината люспа като перла ще претърпи сфероидизация, което ще доведе до намаляване на якостта и твърдостта. 2. Строга проверка на качеството: Механични свойства: Единично отлети или прикрепени тестови пръти се изсипват по протежение на линията и якостта на опън се измерва на универсална машина за изпитване, за да се осигури стабилност над 300MPa. Металографско изследване: Проверете металографската структура на образеца или тестовия прът. Целевата организация е: ≥ 95% фин пластинчат перлит + малък, равномерно разпределен графит тип А (предпочита се дължина на графита от 3-4 степени) + без свободен цементит. Тест за твърдост: Измерете твърдостта по Бринел върху тялото на отливката. Твърдостта на HT300 без сплав обикновено е между 190-220HBW, което е нормално явление.

Обобщение и основни съвети:

Успешното производство на HT300 без сплави разчита на прецизна верига от взаимосвързани компоненти: материал на пещта с висока чистота + формула с нисковъглероден еквивалент + чисто топене при висока температура + прецизен Mn/S баланс + ефективна мигновена инкубация + принудително бързо охлаждане. Всяка загуба на контрол в някоя от тези връзки може да доведе до недостатъчна якост или появата на твърди и крехки фази. Това е процес, който изисква изключително високо управление и техническо изпълнение, но веднъж овладян, може значително да намали производствените разходи и да повиши конкурентоспособността на продукта.