Pilkame ketaus dažniausiai naudojamų elementų vaidmuo
1.Anglis ir silicis: anglis ir silicis yra elementai, kurie stipriai skatina grafitizaciją. Anglies ekvivalentas gali būti naudojamas norint iliustruoti jų poveikį pilkojo ketaus metalografinei struktūrai ir mechaninėms savybėms. Didinant anglies ekvivalentą, grafito dribsniai tampa šiurkštesni, didėja jų skaičius, sumažėja stiprumas ir kietumas. Priešingai, sumažinus anglies ekvivalentą, galima sumažinti grafitų skaičių, išgryninti grafitą ir padidinti pirminių austenito dendritų skaičių, taip pagerinant pilkojo ketaus mechanines savybes. Tačiau sumažinus anglies ekvivalentą sumažės liejimo efektyvumas.
2. Manganas: pats manganas yra elementas, kuris stabilizuoja karbidus ir trukdo grafitizacijai. Jis stabilizuoja ir rafinuoja pilkojo ketaus perlitą. Nuo Mn = 0,5% iki 1,0%, mangano kiekio padidėjimas pagerina stiprumą ir kietumą.
3. Fosforas: kai fosforo kiekis ketuje viršija 0,02%, gali susidaryti tarpgranulinė fosforo eutektika. Fosforo tirpumas austenite yra labai mažas. Kai ketus kietėja, fosforas iš esmės lieka skystyje. Kai eutektinis kietėjimas yra beveik baigtas, likusi skystos fazės sudėtis tarp eutektinių grupių yra artima trijų dalių eutektinei kompozicijai (Fe-2%, C-7%, P). Ši skystoji fazė sukietėja maždaug 955 ℃ temperatūroje. Kai ketus kietėja, molibdenas, chromas, volframas ir vanadis atsiskiria skystoje fazėje, kurioje gausu fosforo, todėl padidėja fosforo eutektikos kiekis. Kai ketaus fosforo kiekis yra didelis, be žalingo pačios fosforo eutektikos poveikio, jis taip pat sumažins metalinėje matricoje esančių legiruojamųjų elementų kiekį, taip susilpnindamas legiravimo elementų poveikį. Fosforo eutektinis skystis yra purus aplink eutektinę grupę, kuri stingsta ir auga, o kietėjimo susitraukimo metu jį sunku papildyti, o liejinys turi didesnį polinkį trauktis.
4.Siera: sumažina išlydytos geležies sklandumą ir padidina liejinių polinkį įkaisti. Tai kenksmingas elementas liejiniuose. Todėl daugelis žmonių mano, kad kuo mažesnis sieros kiekis, tuo geriau. Tiesą sakant, kai sieros kiekis yra ≤0,05%, toks ketus netinka įprastam mūsų naudojamam inokuliantui. Priežastis ta, kad skiepas labai greitai genda, o liejiniuose dažnai atsiranda baltų dėmių.
5.Varis: Varis yra dažniausiai pridedamas legiravimo elementas pilkojo ketaus gamyboje. Pagrindinė priežastis yra ta, kad varis turi žemą lydymosi temperatūrą (1083 ℃), lengvai tirpsta ir turi gerą legiravimo efektą. Vario grafitinimo gebėjimas yra maždaug 1/5 silicio, todėl jis gali sumažinti ketaus polinkį į baltą liejinį. Tuo pačiu metu varis taip pat gali sumažinti kritinę austenito virsmo temperatūrą. Todėl varis gali skatinti perlito susidarymą, padidinti perlito kiekį ir patobulinti perlitą bei sustiprinti jame perlitą ir feritą, taip padidindamas ketaus kietumą ir stiprumą. Tačiau kuo didesnis vario kiekis, tuo geriau. Tinkamas vario kiekis yra 0,2–0,4%. Įpilant daug vario, tuo pačiu metu įpylus alavo ir chromo, kenkia pjovimo našumas. Dėl to matricos struktūroje susidarys didelis kiekis sorbito struktūros.
6. Chromas: Chromo legiravimo poveikis yra labai stiprus, daugiausia dėl to, kad pridėjus chromo padidėja išlydyto geležies polinkis į baltą liejinį, o liejinys lengvai susitraukia, todėl susidaro atliekų. Todėl chromo kiekis turėtų būti kontroliuojamas. Viena vertus, tikimasi, kad išlydytoje geležyje yra tam tikras chromo kiekis, kad būtų pagerintas liejinio stiprumas ir kietumas; kita vertus, chromas griežtai kontroliuojamas ties apatine riba, kad liejinys nesusitrauktų ir nepadidėtų laužo kiekis. Tradicinė patirtis rodo, kad kai chromo kiekis originalioje išlydytoje geležyje viršija 0,35%, tai turės mirtiną poveikį liejiniui.
7. Molibdenas: Molibdenas yra tipiškas junginį sudarantis elementas ir stiprus perlitą stabilizuojantis elementas. Jis gali patobulinti grafitą. Kai ωMo <0,8%, molibdenas gali patobulinti perlitą ir sustiprinti perlito feritą, taip efektyviai pagerindamas ketaus stiprumą ir kietumą.
Reikia atkreipti dėmesį į keletą pilkojo ketaus problemų
1. Padidinus perkaitimą arba pailginus laikymo laiką, gali išnykti esamos nevienalytės lydalo šerdys arba sumažėti jų efektyvumas, todėl sumažėja austenito grūdelių skaičius.
2. Titanas rafinuoja pirminį austenitą pilkajame ketuje. Kadangi titano karbidai, nitridai ir karbonitridai gali būti austenito branduolių susidarymo pagrindas. Titanas gali padidinti austenito šerdį ir patobulinti austenito grūdelius. Kita vertus, kai išlydytoje geležyje yra perteklius Ti, geležyje esantis S reaguos su Ti, o ne su Mn, sudarydamas TiS daleles. TiS grafito šerdis nėra tokia efektyvi kaip MnS. Todėl eutektinio grafito šerdies susidarymas vėluoja, todėl pailgėja pirminio austenito kritulių laikas. Vanadis, chromas, aliuminis ir cirkonis yra panašūs į titaną, nes iš jų lengva formuoti karbidus, nitridus ir karbonitridus ir jie gali tapti austenito šerdimis.
3. Įvairių inokuliantų poveikis eutektinių sankaupų skaičiui labai skiriasi, kurios išsidėsčiusios tokia tvarka: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi, kurio sudėtyje yra Sr arba Ti, silpniau veikia eutektinių grupių skaičių. Inokuliantai, kurių sudėtyje yra retųjų žemių, turi geriausią poveikį, o poveikis yra reikšmingesnis, kai pridedama kartu su Al ir N. Ferosilicis, kurio sudėtyje yra Al ir Bi, gali labai padidinti eutektinių grupių skaičių.
4. Grafito-austenito dvifazio simbiotinio augimo grūdeliai, susidarę su grafito branduoliais kaip centre, vadinami eutektiniais klasteriais. Submikroskopiniai grafito agregatai, likusios neištirpusios grafito dalelės, pirminės grafito dribsnių šakos, aukštos lydymosi temperatūros junginiai ir dujų intarpai, esantys išlydytoje geležyje ir galintys būti eutektinio grafito šerdys, taip pat yra eutektinių grupių šerdys. Kadangi eutektinis branduolys yra eutektinio klasterio augimo pradžios taškas, eutektinių grupių skaičius atspindi branduolių, galinčių išaugti į grafitą eutektiniame geležies skystyje, skaičių. Veiksniai, turintys įtakos eutektinių sankaupų skaičiui, yra cheminė sudėtis, išlydytos geležies būsena ir aušinimo greitis.
Anglies ir silicio kiekis cheminėje sudėtyje turi didelę įtaką. Kuo anglies ekvivalentas arčiau eutektinės sudėties, tuo daugiau yra eutektinių grupių. S yra dar vienas svarbus elementas, turintis įtakos pilkojo ketaus eutektinėms sankaupoms. Mažas sieros kiekis nepadeda didinti eutektinių sankaupų, nes išlydytoje geležyje esantis sulfidas yra svarbi grafito šerdies medžiaga. Be to, siera gali sumažinti sąsajos energiją tarp nevienalytės šerdies ir lydalo, kad būtų galima suaktyvinti daugiau branduolių. Kai W (S) yra mažesnis nei 0,03%, eutektinių grupių skaičius žymiai sumažėja, o inokuliacijos poveikis sumažėja.
Kai Mn masės dalis neviršija 2%, Mn kiekis didėja ir atitinkamai didėja eutektinių grupių skaičius. Nb lengvai susidaro anglies ir azoto junginiai išlydytoje geležyje, kuri veikia kaip grafito šerdis, didinanti eutektines sankaupas. Ti ir V sumažina eutektinių sankaupų skaičių, nes vanadis sumažina anglies koncentraciją; titanas lengvai sulaiko S MnS ir MgS, sudarydamas titano sulfidą, o jo branduolių susidarymo gebėjimas nėra toks efektyvus kaip MnS ir MgS. Išlydytoje geležyje esantis N padidina eutektinių sankaupų skaičių. Kai N kiekis yra mažesnis nei 350 x 10-6, tai nėra akivaizdu. Viršijus tam tikrą vertę, peršalimas didėja, todėl padidėja eutektinių grupių skaičius. Išlydytoje geležyje esantis deguonis lengvai formuoja įvairius oksidų inkliuzus kaip šerdis, todėl didėjant deguonies kiekiui, daugėja eutektinių sankaupų. Be cheminės sudėties, svarbus veiksnys yra eutektinio lydalo būsena. Ilgą laiką palaikant aukštą temperatūrą ir perkaitus pradinė šerdis išnyks arba sumažės, sumažės eutektinių sankaupų skaičius ir padidės skersmuo. Gydymas inokuliacija gali labai pagerinti pagrindinę būklę ir padidinti eutektinių grupių skaičių. Aušinimo greitis turi labai akivaizdų poveikį eutektinių grupių skaičiui. Kuo greitesnis aušinimas, tuo daugiau yra eutektinių sankaupų.
5.Eutektinių sankaupų skaičius tiesiogiai atspindi eutektinių grūdelių storį. Apskritai smulkūs grūdeliai gali pagerinti metalų veikimą. Esant tos pačios cheminės sudėties ir grafito tipo prielaidai, didėjant eutektinių sankaupų skaičiui, didėja atsparumas tempimui, nes didėjant eutektinių grupių skaičiui grafito lakštai smulkėja, o tai padidina stiprumą. Tačiau, padidėjus silicio kiekiui, eutektinių grupių skaičius žymiai padidėja, tačiau jų stiprumas mažėja; ketaus stiprumas didėja didėjant perkaitimo temperatūrai (iki 1500 ℃), tačiau šiuo metu eutektinių grupių skaičius žymiai sumažėja. Ryšys tarp eutektinių grupių skaičiaus kitimo dėsnio, kurį sukelia ilgalaikis gydymas inokuliacija, ir stiprumo padidėjimo ne visada turi tą pačią tendenciją. Stiprumas, gautas apdorojant FeSi, turinčiu Si ir Ba, yra didesnis nei gautas naudojant CaSi, tačiau ketaus eutektinių grupių skaičius yra daug mažesnis nei CaSi. Didėjant eutektinių grupių skaičiui, didėja ketaus traukimosi tendencija. Siekiant išvengti susitraukimo mažose dalyse, eutektinių grupių skaičius turi būti kontroliuojamas žemiau 300–400/cm2.
6. Pridėjus lydinio elementų (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb), kurie skatina peršalimą grafitintuose inokuliantuose, galima pagerinti ketaus peršalimo laipsnį, išgryninti grūdelius, padidinti austenito kiekį ir paskatinti peršalimą. perlitas. Pridėtus paviršiaus aktyvius elementus (Te, Bi, 5b) galima adsorbuoti ant grafito branduolių paviršiaus, kad būtų apribotas grafito augimas ir sumažintas grafito dydis, siekiant pagerinti visapusiškas mechanines savybes, pagerinti vienodumą ir padidinti organizacinį reguliavimą. Šis principas buvo taikomas daug anglies junginių turinčio ketaus (pvz., stabdžių dalių) gamybos praktikoje.
Paskelbimo laikas: 2024-05-05
