Promjer i duljina grafitnih čvorova u duktilnom željezu i njihov odnos s kvalitetom dijelova duktilnih željeza
1. Promjer i duljina grafitnih čvorova u duktilnom željezu i nacionalnim standardima
U konvencionalnom duktilnom željezu, promjer grafitnih čvorova obično je između nekoliko mikrona i desetaka mikrona. Na primjer, za neke uobičajene dijelove duktilnih željeza, prosječni promjer grafitnih čvorova može biti oko 10-30 mikrona.
Prema GB/T 9441-2009 "Metalografski pregled duktilnog željeza" Standard, veličina grafitnih čvorova podijeljena je u 6 stupnjeva, pri čemu je stupanj 1 najveći, s prosječnim promjerom većim od 25 μm; Stupanj 6 je najmanji, s prosječnim promjerom manjim od 6,3 μm. Različiti scenariji aplikacije imaju različite zahtjeve za veličinu grafitnih čvorova. Na primjer, u nekim automobilskim dijelovima s većim zahtjevima grafitni čvorovi možda će trebati biti manji i ujednačenije veličine kako bi poboljšali mehanička svojstva i otpornost na habanje odljeva.
Općenito govoreći, kada su grafitni čvorovi veličine 3 - 6 μm, sveobuhvatna performanse duktilnog željeza je relativno izvrsna. U ovom trenutku, grafitne kuglice su male i ravnomjerno raspoređene, što može učinkovito rastjerati stres, ometati širenje pukotina i poboljšati snagu, žilavost i duktilnost materijala. Istodobno, grafitne kuglice male veličine imaju veliko područje vezanja s matricom, a toplinski otpor sučelja je mali, što pogoduje provođenju topline i može učiniti površinsku tvrdoću od lijevanog željeza ujednačelju, poboljšavajući otpornost na habanje.
Iz perspektive metalografske inspekcije, prema GB/T 9441-2009 "Metalografski inspekcija duktilnog željeza" Standard, grafitna veličina kuglice od 5-7 obično može udovoljiti zahtjevima sveobuhvatne performanse duktilnog željeza u većini scenarija primjene. U nekim specifičnim duktilnim željeznim proizvodima, kao što su cijevi od duktilnih željeza, veličina grafita je općenito 6-7, razina sferoidizacije se kontrolira na 1-3, a brzina sferoidizacije veća je od ili jednaka 80%, što može omogućiti materijalu da dobije dobra mehanička svojstva, duktilnost i otpor korozije.
Međutim, na optimalnu veličinu grafitne kuglice duktilnog željeza također će utjecati više faktora kao što su specifični scenariji primjene, proizvodni procesi i sastav materijala. U stvarnoj proizvodnji treba ga prilagoditi i optimizirati prema određenim okolnostima.
2. Koji su učinci veličine grafitnih kuglica u duktilnom željezu na izvedbu odljeva?
Veličina grafitnih kuglica u duktilnom željezu ima mnogo specifičnih učinaka na njegove performanse, koji se uglavnom odražavaju na sljedeće aspekte:
Mehanička svojstva
Snaga: Kad su grafitne kuglice male i ravnomjerno raspoređene, mogu učinkovitije raspršiti stres, ometati ekspanziju pukotina i učiniti jačinu duktilnog željeza većim. Budući da je područje vezanja između malih grafitnih kuglica veličine - i matrice relativno veliko, prijenos naprezanja je ujednačeni, a sposobnost materijala da se odupire vanjskim silama je poboljšana.
Čvrstoća i duktilnost: Male grafitne kuglice mogu učiniti matricu od lijevanog željeza kontinuiranijem. Kad je podvrgnuta vanjskim silama, matrica se može ravnomjernije deformirati, poboljšavajući na taj način žilavost i duktilnost materijala. Velike grafitne kuglice veličine - ekvivalentne su većim "oštećenjima", koje su sklone uzroku koncentracije stresa kada su podvrgnute sili, što rezultira preradom prijeloma materijala i smanjenom žilavošću i duktilnošću.
Nositi otpor
Kad su grafitne kuglice male i ravnomjerno raspoređene, površinska tvrdoća lijevanog željeza je ujednačenija. Tijekom postupka trenja, nije lako imati pretjerano lokalno trošenje, a otpornost na habanje je bolja. Istodobno, male grafitne kuglice imaju mali učinak rezanja na matrici, a matrica može bolje podržati opterećenje i otpor. Otrovnjaci se lako formiraju oko velikih grafitnih kuglica, koje ubrzavaju trošenje materijala.
Otpor korozije
Male i ujednačene grafitne kuglice pomažu u stvaranju gušćeg oksidnog filma i poboljšanju korozije otpornosti duktilnog željeza. Budući da su male grafitne kuglice ravnomjerno raspoređene, mikrostruktura lijevanog željeza je ujednačenija. U korozivnom okruženju nije lako formirati lokalne korozijske stanice, usporavajući stopu korozije. Velike grafitne kuglice mogu uzrokovati neravnu mikrostrukturu od lijevanog željeza, a sučelje između grafitnih kuglica i matrice lako je postati polazište korozije, smanjujući otpornost na koroziju.
Performanse obrade
Grafitne kuglice su male, a tijekom prerade, utjecaj na alat je mali, kvaliteta površine obrade je dobra, a trošenje alata relativno malo, što pogoduje poboljšanju učinkovitosti obrade i smanjenju troškova obrade. Velike grafitne kuglice mogu povećati hrapavost površine za obradu, pa čak i uzrokovati nedostatke poput kolapsa ruba, što utječe na točnost obrade i kvalitetu površine.
3. Utjecaj veličine grafitnih kuglica duktilnog željeza na otpornost na habanje odljeva je sljedeći:
Male grafitne kuglice: Grafitne kuglice male veličine i ujednačene raspodjele mogu učiniti da matrica lijevanog željeza ima dobar kontinuitet i ujednačelju tvrdoću. Tijekom postupka trenja može učinkovito podržati opterećenje, a nije lako imati lokalnu koncentraciju stresa i prekomjerno trošenje, a otpornost na habanje je dobra. Istodobno, male grafitne kuglice imaju mali učinak na matricu, što može smanjiti stvaranje žljebova, poboljšavajući na taj način otpornost na habanje materijala.
Velike grafitne kuglice: velike grafitne kuglice veličine - ekvivalentne su "oštećenjima" u materijalu, koje je lako uzrokovati koncentraciju stresa kada su podvrgnute sili. Tijekom postupka trenja, habanje se lako formira oko velikih grafitnih kuglica, što ubrzava trošenje materijala. Pored toga, velike grafitne kuglice učinit će mikrostrukturu lijevanog željeza neravnim, što će rezultirati velikim razlikama u površinskoj tvrdoći i smanjenjem ukupne otpornosti na habanje.
4. Koji čimbenici utječu na veličinu grafitnih kuglica u duktilnom željezu?
Kemijski sastav
Sadržaj ugljika i silicija: ugljik je glavni element u stvaranju grafita. S visokim udjelom ugljika, broj grafitnih kuglica raste i veličina može postati manja. Silicij može promovirati grafitizaciju, a odgovarajuća količina silicija može učiniti grafitne sfere male i jednolične. Međutim, ako je udio silicija previsok, smanjit će fluidnost rastopljenog željeza i utjecati na rast grafitnih sfera.
Sferoidizer i inokulant: sferoidizer može grafit kristalizirati u sfere, a odgovarajuća količina sferoidizatora može osigurati jednoličnost zaobljenosti i veličine ujednačenosti grafitnih sfera. Inokulant može povećati grafitnu jezgru, povećati broj grafitnih sfera i smanjiti njihovu veličinu.
Proces topljenja
Temperatura tekućine od željeza: Ako je temperatura tekućine željeza previsoka, grafitne sfere će rasti i lako uzrokovati pad sferoidizacije. Ako je temperatura preniska, fluidnost željezne tekućine je loša, što ne pogoduje ujednačenom rastu grafitnih sfera.
Vrijeme topljenja: Pravilno proširenje vremena taljenja može učiniti sastav željezne tekućine ujednačenije, što pogoduje ujednačenom rastu grafitnih sfera. Međutim, predugo vrijeme topljenja uzrokovat će oksidaciju željezne tekućine, što utječe na stvaranje i rast grafitnih sfera.
Postupak lijevanja
Temperatura izlijevanja: Ako je temperatura lijevanja previsoka, grafitne sfere imat će više vremena za rast tijekom postupka očvršćivanja, što rezultira većom veličinom. Ako je temperatura ulijevanja preniska, kapacitet punjenja rastopljenog željeza je loš, što može uzrokovati oštećenja poput hladnog zatvaranja i nedovoljnog izlijevanja, što utječe na raspodjelu i veličinu grafitnih kuglica.
Brzina izlijevanja: Ako je brzina izlijevanja prebrza, protok rastopljenog željeza u šupljini kalupa bit će turbulentni, što će uzrokovati da se grafitne kuglice ispere i sudaraju, što utječe na njihov rast i raspodjelu. Ako je brzina izlijevanja prespora, rastopljeno željezo će se dugo hladiti u trkaču, što može unaprijed formirati grafitne kuglice, što rezultira neravnim veličinama grafitne kuglice.
Brzina hlađenja
Brza brzina hlađenja i veliko super hlađenje povećat će brzinu nukleacije grafitnih kuglica, povećati broj grafitnih kuglica i smanjiti njihovu veličinu. Ako je brzina hlađenja spora, grafitne kuglice imaju više vremena za rast i njihova će se veličina povećati. U stvarnoj proizvodnji, brzina hlađenja može se prilagoditi kontrolirajućim faktorima kao što su materijali za lijevanje i debljina stijenke.
