Kuidas suurendada kõrgtugeva malmi QT450 pikenemist üle 22%?

Kuidas suurendada pikenemist üle 22%, säilitades samal ajal sama tõmbetugevuse? See nõuab "mikrostruktuurist" alustamist ja protsessi täiustatud kohandamist. 

Põhiidee: maksimeerida maatriksi plastilisust ja sitkust, säilitades samas piisava tugevuse. Täpsemalt tähendab see võimalikult palju ferriitmaatriksi saamist, tagades samal ajal grafiitkuulide kõrge kvaliteedi. Järgmised on konkreetsed tehnilised viisid ja meetmed: Esiteks, keemilise koostise täpne reguleerimine (põhiline). Praegune QT450 koostis võib olla mõeldud ainult "standarditele vastamiseks" ja suure venivuse saavutamiseks on vaja areneda "kõrge puhastuse" ja "tasakaalu" suunas. 

1. Süsinikekvivalent: Mõõdukalt suurendage, kalduge kõrge süsinikusisaldusega strateegia poole: tagades samal ajal, et grafiit ei hõlju, proovige suurendada süsinikusisaldust (soovitatav 3,6% -3,9%) ja reguleerida ränisisaldust asjakohaselt. See võib suurendada grafiidikuulide arvu, parandada soojusjuhtivust, vähendada tahkestumise kokkutõmbumist ning on kasulik tugevuse ja plastilisuse parandamiseks. Süsinikuekvivalenti (CE) soovitatakse hoida vahemikus 4,3–4,5%. 

2. Räni: kontrollige lõplikku ränisisalduse strateegiat: räni on tahke lahust tugevdav element ja liigne räni vähendab oluliselt plastilisust. Ferriidi moodustumise tagamise eeldusel kontrollige lõplikku ränisisaldust (ränisisaldus pärast valamist) madalamal tasemel 2,2–2,5%. Selle saavutamiseks võib kasutada vähese ränisisaldusega sferoidiseerivaid aineid ja räni lisada inokulantide kaudu. 

3. Mangaan: äärmuslik redutseerimine (võti!) Strateegia: Mangaan on perliidis stabiilne element ja on väga altid eraldumisele terade piiridel, moodustades rabedaid faase ja olles pikenemise "number üks tapja". Mangaanisisaldust tuleb vähendada tavapäraselt <0,3% -lt <0,15% -ni, ideaalseisundiga <0,10%. See on kõige tõhusam ja ökonoomsem keemiline meetod üle 22% pikenemise saavutamiseks. 

4. Fosfor ja väävel: Fosfori lõplik puhastamine: rabeda fosfori eutektika moodustumine. Eesmärk: ≤ 0,03%, mida madalam, seda parem. Väävel: tarbib sferoidiseerivaid aineid ja tekitab lisandeid. Algse sularaua väävlisisaldus enne sferoidiseerimist on ≤ 0,012%. 

5. Häirivad elemendid: kontrollige ja jälgige rangelt selliseid elemente nagu titaan, kroom, vanaadium, tina, antimon jne. Need võivad stabiliseerida perliiti või moodustada kahjulikke karbiide. 

Haruldaste muldmetallide (tseerium, lantaan) jälgi sisaldavate sferoidiseerivate ainete kasutamine võib neutraliseerida nende kahjulikke mõjusid.

 2、 Sferoidiseerimise ja inkubatsiooniprotsessi (südamik) tugevdamine on otsustav samm grafiitpallide kvaliteedi ja kvantiteedi parandamisel. 

1. Sferoidiseerimine: stabiilsuse ja pehmuse taotlemine. Sferoidiseeriv aine: madala magneesiumisisaldusega, vähese haruldaste muldmetallide ja kõrge puhtusastmega sferoidiseerivate ainete valimine. Näiteks sferoidiseeriv aine, mille Mg sisaldus on 5–6%, võib vähendada kalduvust valgevalu tekkeks ja liigsest magneesiumisisaldusest tingitud kokkutõmbumispingeid. Protsess: selliste meetodite kasutamine nagu korkimine ja traadi etteandmine, et tagada sujuv sferoidiseerimisreaktsioon, stabiilne neeldumiskiirus ja vähendatud magneesiumi kerge tolm. 

2. Viljakusravi: Põhieesmärk on oluliselt suurendada grafiitkuulikeste arvu üle 150/mm ² ja parandada kuulide ümarust. Viljakust soodustav vahend: kasutage tõhusaid viljakust soodustavaid aineid, nagu need, mis sisaldavad strontsiumi, baariumi ja tsirkooniumi, millel on tugev vananemisvastane toime ja hea tuumade moodustumine. Käsitöö: tuleb kasutada "mitmekordset inkubatsiooni"! Üks rasedus: viiakse läbi sferoidiseerimiskotis. Sekundaarne/kaasnev rasedus: see on ülimalt tähtis! Valamise ajal lisatakse peenosakeste inokulant ühtlaselt rauaveevooluga läbi spetsiaalse sööturi. See võib pakkuda suurt hulka hetkelisi kristalseid südamikke, mis on grafiidisfääride arvu suurendamise põhivahend. Intratüübisisene inkubeerimine: kui tingimused seda võimaldavad, seadke kolmandaks inkubatsiooniks valamissüsteemi inkubeerimisplokid. 

3、 Optimeerige sulamis- ja jahutusprotsessi 

1 Sulatamine: kõrge puhtusastmega malmi ja puhta vanaraua kasutamine kahjulike elementide tõrjeks allikast. Soovitatav on seada koputamise temperatuur vahemikku 1530–1560 ℃ ja lasta sellel seista sobival kõrgel temperatuuril, et hõlbustada lisandite liikumist ülespoole. 

2. Jahutuskiirus: õhukeseseinaliste osade puhul võib kiirendav jahutamine olla kasulik perliidi suurendamiseks ja tugevuse parandamiseks, kuid see ei soodusta pikenemist. QT450 puhul, mis taotleb suurt pikenemist, tuleks jahutuskiirust vastavalt vähendada, näiteks kasutada isolatsioonitorusid, paksendada voolikuid, optimeerida valamisprotsesse (nt metallivormide asemel vaiguliiva kasutamine) jne, et soodustada ferriidi moodustumist ja grafiidi täielikku kasvu. 

4、 Kuumtöötlemine: kõige usaldusväärsem garantii on see, et kui valuomadused on pärast ülaltoodud protsessi reguleerimist endiselt ebastabiilsed (eriti ebaühtlase seina paksuse tõttu, mis põhjustab mõnes piirkonnas perliiti), on ferritiseerimise lõõmutamine kõige usaldusväärsem meetod üle 22% pikenemise saavutamiseks. 

Protsessi marsruut: 

1 Kõrge temperatuuri aste: Kuumutage temperatuurini 900-920 ℃ ja hoidke 1-3 tundi (olenevalt seina paksusest). Eesmärk on muuta kogu perliit austeniidiks. 

2. Keskmise temperatuuri etapp: jahutage ahi aeglaselt (või viige otse) temperatuurini 700–730 ℃ ja hoidke seda 2–4 ​​tundi soojas. See etapp on ülioluline, kuna see annab piisavalt aega, et austeniidis sisalduval üleküllastunud süsinikul sadestuks algsetele grafiidisfääridele, muutudes seeläbi täielikult ferriidiks. 

3. Ahjust tühjendamine: pärast seda saab selle jahutada alla 600 ℃ ja õhujahutuseks ahjust välja lasta. Mõju: Pärast seda töötlemist võib maatriksi struktuur ulatuda üle 95% ferriidi sisalduseni ja pikenemismäär ületab kergesti 22%. Samal ajal võib tõmbetugevus grafiidikuulide olemasolu ja räni tahke lahusega tugevdamise tõttu jääda stabiilseks üle 450 MPa. 

Kokkuvõte ja tegevuskava 

1. Diagnostika olek: Esiteks analüüsige oma praeguse QT450 metallograafilist struktuuri (ferriidi suhe, grafiidikuuli morfoloogia ja kogus) ja keemilist koostist (eriti Mn ja P sisaldus).

 2. Protsessi reguleerimise prioriteediks seadmine: 1. samm: piirake Mn sisaldust alla 0,15% ja kontrollige P-d ja S-i. 2. samm: tugevdage inkubatsiooni, tagades eriti vooluga inkubeerimise tõhusa rakendamise. 

3: optimeerige koostist ja võtke kasutusele kõrge süsinikusisaldusega ja vähese ränisisaldusega lahus. 3. Lõplik garantii: kui pikenemismäär on pärast protsessi reguleerimist endiselt 18–20% ja ei suuda stabiilselt 22% ületada, on ferriidi lõõmutamise protsessi kasutuselevõtt vältimatu valik. See suudab pidevalt pakkuda vajalikku jõudlust. Kui tõmbetugevus ei ulatu ülaltoodud protsessis 450 megapaskalini, siis millist tüüpi sulamit tuleks tugevuse kaitsmiseks kasutada? QT450 skeemis, mis taotleb suurt pikenemist (>22%), kui pikenemine vastab standardile ja tõmbetugevus väheneb, võib tugevuse reguleerimiseks lisada niklit. Nikli lisamise põhifunktsioon ja eelised 1 Tahke lahuse tugevdamine ilma plastilisust oluliselt kahjustamata: niklielement lahustub ferriitmaatriksis, moodustades tahke lahuse, parandades seeläbi tugevust, vähendamata oluliselt plastilisust ja sitkust. See erineb põhimõtteliselt sellistest elementidest nagu mangaan ja fosfor.

 Mõju: kui proovite vähendada mangaani ja perliidi sisaldust ülisuure venivuse saavutamiseks, võib tõmbetugevus libiseda 450 MPa piirini. Siinkohal võib väikese koguse nikli lisamine anda "turvapadja", mis tagab stabiilse tugevuse ja vastavuse standarditele. 

2. Täiustage struktuuri ja parandage ühtlust: nikkel võib alandada austeniidi muundumise temperatuuri, mis aitab täpsustada tera suurust ja mikrostruktuuri, muutes valustruktuuri ühtlasemaks, parandades seeläbi nii tugevust kui ka sitkust. 

3. Kerge perliiti stabiliseeriv toime: niklil on ka kalduvus stabiliseerida perliiti, kuid selle mõju on palju nõrgem kui mangaanil. Lisamise kogust reguleerides on võimalik saada suurem osa ferriidist, kasutades seda väikese koguse peenperliidi moodustamiseks tugevdamiseks. Kuidas teaduslikult niklit lisada? Eeltingimus: Nikli lisamine tuleb läbi viia pärast kõigi ülalnimetatud põhiskeemide (madal Mn, madal P/S, tugev inkubatsioon jne) ranget rakendamist. Me ei saa eeldada, et kasutame niklit põhiprotsesside puudujääkide kompenseerimiseks. 1. Lisamise kogus ja oodatav toime: Madala niklisisaldusega lahus (0,5% -1,0%): Eesmärk: Pakkuda mõõdukat tahke lahuse tugevdamist tugevuse "turvavõrguna". Mõju: Peaaegu kõikidel ferriitsetel aluspindadel saab tõmbetugevust suurendada umbes 20-40 MPa. See on piisav tugevuse pidevaks suurendamiseks kriitilistel väärtustel (nt 430–440 MPa) üle 450 MPa, avaldades samal ajal minimaalset mõju pikenemisele (võib-olla ainult 1–2% võrra vähenedes) ja säilitades siiski kergesti üle 22%. Keskmise nikli skeem (1,0% -2,0%): Eesmärk: tugevdades võib see lisada väikese koguse (<10%) perliiti. Mõju: tugevuse paranemine on suurem (kuni 50 MPa või rohkem), kuid pikenemine väheneb veidi. Vajalik on hoolikas kontroll ja kohandusi tuleks teha kuumtöötlemise teel. 2. Koostöö kuumtöötlusega: Valatud lahendusena: kui soovite saavutada suure tugevuse ja suure plastilisuse valatud olekus ilma kuumtöötluseta, on vähese nikli lisamine (nt 0,5%) väga keerukas strateegia. Kuumtöötlemise plaan: kui olete juba planeerinud ferriidi lõõmutamist, tuleb nikli lisamise olulisust uuesti hinnata. Lõõmutamine kõrvaldab perliidi ja nikli tahket lahust tugevdav toime muutub domineerivaks. Siinkohal võib madal nikli lisamine pärast lõõmutamist siiski anda puhta, kuid tugevama ferriitmaatriksi. Nikli lisamise puudused ja kulukaalutlused on suured: nikkel on kallis legeerelement, mis suurendab oluliselt toorainekulusid. Tuleb läbi viia põhjalik tasuvusanalüüs. Piiratud mõju: nikkel ei ole imerohi, see ei suuda päästa kehva sferoidisatsiooni, ebaõnnestunud inkubatsiooni või kõrge Mn/P sisaldusega kehva substraati. Võimalik ebakindlus: nikli liigne lisamine (näiteks> 1,5%) võib stabiliseerida liiga palju perliiti, mille kõrvaldamiseks on vaja kõrgemat lõõmutamistemperatuuri või pikemat hoidmisaega, mis suurendab kuumtöötluse raskusi ja energiatarbimist ning võib lõpuks kahjustada pikenemist. Järelduses ja lõplikus soovituses käsitletakse nikli lisamist pigem "viimase peenkindlustuse" kui peamise vahendina. Toimivuse optimeerimise tee peaks olema: 1 Esmane prioriteet (vundament ja tuum): äärmuslik puhastamine: vähendage Mn kuni <0,15%, P<0,03%, S <0,012%. Tugev viljakus: rakendage resoluutselt "ühekordne viljakus + voolu viljakus", eesmärgiga grafiitpallide arv üle 150 mm. Koostise optimeerimine: kõrge süsiniku ekvivalendi (~4,5%) kasutamine, lõpliku Si kontrollimine 2,2% -2,5% juures. 2. Teine prioriteet (hindamine ja peenhäälestus): pärast esimese prioriteediplaani ranget rakendamist valage testribad ja testige nende jõudlust. Kui tulemus näitab, et pikenemismäär ületab kaugelt 22% (näiteks 25% või rohkem), kuid tugevus kõigub vahemikus 440–450 MPa, on see normi saavutamise äärel. Seega otsus: praegusel hetkel on parim valik umbes 0,5% nikli lisamine. See võib saavutada stabiilse tugevuse väga madalate kuludega (minimaalse mõjuga pikenemisele) ja sellel on kõrgeim kulutõhusus. 3. Kolmas prioriteet (lõplik garantii): kui jõudlus on valuseina paksuse või jahutuskiiruse tõttu endiselt ebastabiilne, on ferritiseerimise lõõmutamine lõplik ja kõige usaldusväärsem lahendus. Lõõmutamisprotsessis on isegi ilma nikli lisamiseta peaaegu alati võimalik täita üheaegselt tugevuse (toetudes grafiitkuulikeste ja Si tahke lahustugevdusele) ja ülikõrge venivuse (tuginedes puhtale ferriidile) nõudeid. Kokkuvõttes võib niklit lisada, kuid see on pigem "toonik" kui "põhitoit". Lõpliku venivuse saavutamiseks on madal nikli lisamine (~0,5%) nutikas tööriist, mida kasutatakse viimases etapis "tugevuse täpseks säilitamiseks".