Улогата на најчесто користените елементи во сивото леано железо
1. Јаглерод и силициум: Јаглеродот и силиконот се елементи кои силно промовираат графитизација. Јаглеродниот еквивалент може да се користи за да се илустрираат нивните ефекти врз металографската структура и механичките својства на сивото леано железо. Зголемувањето на јаглеродниот еквивалент предизвикува графитните снегулки да станат погруби, да се зголемуваат во бројот и да се намалуваат цврстината и цврстината. Напротив, намалувањето на јаглеродниот еквивалент може да го намали бројот на графити, да го рафинира графитот и да го зголеми бројот на примарни аустенитни дендрити, а со тоа да ги подобри механичките својства на сивото леано железо. Сепак, намалувањето на еквивалентот на јаглерод ќе доведе до намалување на перформансите на лиење.
2.Манган: Самиот манган е елемент кој ги стабилизира карбидите и ја попречува графитизацијата. Има ефект на стабилизирање и рафинирање на перлитот во сиво леано железо. Во опсег од Mn=0,5% до 1,0%, зголемувањето на количината на манган придонесува за подобрување на цврстината и цврстината.
3. Фосфор: Кога содржината на фосфор во леано железо надминува 0,02%, може да се појави интергрануларен фосфор евтектик. Растворливоста на фосфорот во аустенитот е многу мала. Кога леано железо се зацврстува, фосфорот во основа останува во течноста. Кога еутектичкото зацврстување е скоро завршено, преостанатиот течен фазен состав помеѓу еутектичките групи е блиску до тројниот еутектички состав (Fe-2%, C-7%, P). Оваа течна фаза се зацврстува на околу 955 ℃. Кога леано железо се зацврстува, молибден, хром, волфрам и ванадиум се сегрегираат во течната фаза богата со фосфор, зголемувајќи ја количината на фосфор евтектик. Кога содржината на фосфор во леано железо е висока, покрај штетните ефекти на самата фосфорна евтектика, таа ќе ги намали и легираните елементи содржани во металната матрица, а со тоа ќе го ослабне ефектот на легираните елементи. Фосфорната евтектичка течност е кашеста околу еутектичката група која се зацврстува и расте, и тешко е да се надополни за време на стврднувањето собирање, а лиењето има поголема тенденција да се собира.
4.Сулфур: Ја намалува флуидноста на стопеното железо и ја зголемува тенденцијата на одливот да пука во жешко. Тоа е штетен елемент во одливките. Затоа, многу луѓе мислат дека колку е помала содржината на сулфур, толку подобро. Всушност, кога содржината на сулфур е ≤0,05%, овој вид леано железо не делува за обичниот инокулант што го користиме. Причината е што инокулацијата многу брзо се распаѓа, а во одливот често се појавуваат бели дамки.
5. Бакар: Бакарот е најчесто додадениот елемент за легирање во производството на сиво леано железо. Главната причина е што бакарот има ниска точка на топење (1083℃), лесно се топи и има добар ефект на легирање. Способноста за графитизација на бакарот е околу 1/5 од онаа на силиконот, така што може да ја намали тенденцијата на леано железо да има бел лиен. Во исто време, бакарот може да ја намали и критичната температура на трансформацијата на аустенитот. Затоа, бакарот може да го промовира формирањето на перлит, да ја зголеми содржината на перлит и да го рафинира перлитот и да ги зајакне перлитот и феритот во него, а со тоа да ја зголеми цврстината и јачината на леано железо. Сепак, колку е поголема количината на бакар, толку подобро. Соодветната количина на додаден бакар е 0,2% до 0,4%. Кога се додава голема количина бакар, истовремено додавањето калај и хром е штетно за перформансите на сечењето. Тоа ќе предизвика да се произведе голема количина на структура на сорбит во структурата на матрицата.
6. Хром: Легурувачкиот ефект на хромот е многу силен, главно поради тоа што додавањето на хром ја зголемува тенденцијата на стопеното железо да има бел леано, а леењето лесно се собира, што резултира со отпад. Затоа, количината на хром треба да се контролира. Од една страна, се надеваме дека стопеното железо содржи одредена количина на хром за да се подобри цврстината и цврстината на лиењето; од друга страна, хромот е строго контролиран на долната граница за да се спречи намалувањето на лиењето и да предизвика зголемување на стапката на отпад. Традиционалното искуство вели дека кога содржината на хром во оригиналното стопено железо ќе надмине 0,35%, тоа ќе има фатален ефект врз лиењето.
7. Молибден: Молибденот е типичен елемент што формира соединение и силен елемент за стабилизирање на перлитот. Може да го рафинира графитот. Кога ωMo<0,8%, молибденот може да го рафинира перлитот и да го зајакне феритот во перлитот, со што ефикасно ја подобрува јачината и цврстината на леано железо.
Мора да се забележат неколку проблеми со сивото леано железо
1. Зголемувањето на прегревањето или продолжувањето на времето на задржување може да направи постојните хетерогени јадра во топењето да исчезнат или да ја намали нивната ефикасност, намалувајќи го бројот на зрна аустенит.
2. Титаниумот има ефект на рафинирање на примарниот аустенит во сиво леано железо. Бидејќи титаниум карбидите, нитридите и карбонитридите можат да послужат како основа за нуклеација на аустенит. Титаниумот може да го зголеми јадрото на аустенитот и да ги рафинира зрната од устенит. Од друга страна, кога има вишок Ti во стопеното железо, S во железото ќе реагира со Ti наместо со Mn за да формира TiS честички. Графитното јадро на TiS не е толку ефикасно како она на MnS. Затоа, формирањето на еутектичко графитно јадро е одложено, а со тоа се зголемува времето на врнежи на примарниот аустенит. Ванадиумот, хромот, алуминиумот и циркониумот се слични на титаниумот по тоа што лесно се формираат карбиди, нитриди и карбонитриди и можат да станат јадра на устенит.
3. Постојат големи разлики во ефектите на различните инокуланти врз бројот на еутектичките кластери, кои се распоредени по следниот редослед: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi кој содржи Sr или Ti има послаб ефект врз бројот на еутектичките кластери. Инокулантите кои содржат ретки земји имаат најдобар ефект, а ефектот е позначаен кога се додаваат во комбинација со Al и N. Феросилициумот што содржи Al и Bi може силно да го зголеми бројот на еутектички кластери.
4. Зрната на графитно-аустенитниот двофазен симбиотички раст формирани со јадра на графит како центар се нарекуваат еутектички кластери. Субмикроскопски графитни агрегати, преостанати нетопени графитни честички, примарни гранки од снегулки од графит, соединенија со висока точка на топење и гасни подмножества кои постојат во стопеното железо и можат да бидат јадра на еутектичкиот графит, исто така се јадра на еутектичките јата. Бидејќи еутектичкото јадро е почетна точка на растот на еутектичкото јато, бројот на еутектичките кластери го одразува бројот на јадра што можат да прераснат во графит во течноста од еутектичко железо. Факторите кои влијаат на бројот на еутектичките кластери вклучуваат хемиски состав, состојбата на јадрото на стопеното железо и брзината на ладење.
Количината на јаглерод и силициум во хемискиот состав има важно влијание. Колку што е еквивалентот на јаглеродот поблиску до еутектичкиот состав, толку повеќе еутектички кластери има. S е уште еден важен елемент кој влијае на еутектичките кластери на сиво леано железо. Ниската содржина на сулфур не е погодна за зголемување на еутектичките кластери, бидејќи сулфидот во стопеното железо е важна супстанција на јадрото на графитот. Дополнително, сулфурот може да ја намали меѓуфазната енергија помеѓу хетерогеното јадро и топењето, така што може да се активираат повеќе јадра. Кога W (S) е помал од 0,03%, бројот на еутектичките кластери е значително намален, а ефектот на инокулација е намален.
Кога масениот удел на Mn е во рамките на 2%, количината на Mn се зголемува, а бројот на еутектичките кластери соодветно се зголемува. Nb е лесно да се генерираат соединенија на јаглерод и азот во стопеното железо, што делува како графитно јадро за зголемување на еутектичките кластери. Ti и V го намалуваат бројот на еутектички кластери бидејќи ванадиумот ја намалува концентрацијата на јаглеродот; титаниумот лесно го фаќа S во MnS и MgS за да формира титаниум сулфид, а неговата способност за нуклеација не е толку ефикасна како MnS и MgS. N во стопеното железо го зголемува бројот на еутектичките кластери. Кога содржината на N е помала од 350 x10-6, тоа не е очигледно. По надминување на одредена вредност, суперладењето се зголемува, а со тоа се зголемува бројот на еутектичките кластери. Кислородот во стопеното железо лесно формира различни оксидни подмножества како јадра, па како што се зголемува кислородот, се зголемува и бројот на еутектичките кластери. Покрај хемискиот состав, јадрото на еутектичкото топење е важен фактор на влијание. Одржувањето на висока температура и прегревање долго време ќе предизвика оригиналното јадро да исчезне или да се намали, да го намали бројот на еутектички кластери и да го зголеми дијаметарот. Третманот со инокулација може во голема мера да ја подобри состојбата на јадрото и да го зголеми бројот на еутектички кластери. Стапката на ладење има многу очигледен ефект врз бројот на еутектичките кластери. Колку побрзо ладењето, толку повеќе еутектички кластери има.
5. Бројот на еутектичките кластери директно ја одразува дебелината на еутектичките зрна. Во принцип, фините зрна можат да ги подобрат перформансите на металите. Под премисата на истиот хемиски состав и тип на графит, како што се зголемува бројот на еутектичките кластери, се зголемува цврстината на истегнување, бидејќи графитните листови во еутектичките кластери стануваат пофини како што се зголемува бројот на еутектичките кластери, што ја зголемува јачината. Меѓутоа, со зголемување на содржината на силициум, бројот на еутектичките групи значително се зголемува, но наместо тоа, јачината се намалува; јачината на леано железо се зголемува со зголемување на температурата на прегревање (до 1500 ℃), но во тоа време, бројот на евтектичките групи значително се намалува. Врската помеѓу законот за промена на бројот на еутектичките групи предизвикани од долгорочниот третман со инокулација и зголемувањето на силата не секогаш го има истиот тренд. Јачината добиена со третман со инокулација со FeSi што содржи Si и Ba е поголема од онаа што се добива со CaSi, но бројот на евтектичките групи на леано железо е многу помал од оној на CaSi. Со зголемувањето на бројот на еутектичките групи се зголемува и тенденцијата на собирање на леано железо. Со цел да се спречи формирање на собирање во мали делови, бројот на еутектичките групи треба да се контролира под 300~400/cm2.
6. Додавањето елементи од легура (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) кои промовираат суперладење кај графитизираните инокуланти може да го подобри степенот на суперладење на леано железо, да ги рафинира зрната, да го зголеми количеството на аустенит и да го промовира формирањето на перлит. Додадените површински активни елементи (Te, Bi, 5b) може да се адсорбираат на површината на јадрата на графитот за да се ограничи растот на графитот и да се намали големината на графитот, за да се постигне целта за подобрување на сеопфатните механички својства, подобрување на униформноста и зголемување на организациската регулација. Овој принцип се применува во производствената практика на високојаглеродно леано железо (како што се делови за сопирачки).
Време на објавување: Јуни-05-2024 година
