چگونه می توان قطعات چدن خاکستری با مقاومت بالا را بدون افزودن فلزات گرانبها مانند آلیاژ تولید کرد؟

جریان فرآیند دقیق تولید چدن خاکستری با مقاومت بالا HT300 بدون آلیاژ

فاز 1: مواد تشکیل دهنده و ذوب - پایه گذاری

1. مواد انتخابی کوره: چدن خام: چدن با خلوص بالا یا چدن با کیفیت بالا استفاده می شود که با محتوای کم عناصر کمیاب (مانند Ti، V، As، Sb و غیره) مشخص می شود. این عناصر کمیاب می توانند با مورفولوژی گرافیت تداخل داشته باشند، که برای افزایش استحکام مناسب نیست. اندازه بلوک آهنی باید یکنواخت باشد. ضایعات فولادی: نسبت افزودنی باید به طور قابل توجهی افزایش یابد که معمولاً 30٪ -40٪ شارژ کوره را تشکیل می دهد. استفاده از فولاد ضایعات تمیز کم کربن و گوگرد کم، مانند قطعات مهر زنی، ضایعات فولاد کربنی و غیره، با هدف رقیق کردن کربن و ناخالصی های موجود در آهن مذاب است. مواد بازیافتی: برای اطمینان از ترکیب پایدار، از اسپروها و ضایعات ریخته گری با همان برند استفاده کنید. تناسب و تمیزی آن را به شدت کنترل کنید تا از وارد کردن ناخالصی های زیاد جلوگیری کنید. 2. محاسبه دقیق مواد تشکیل دهنده: ایده اصلی: معادل کربن کم. هدف کنترل دقیق معادل کربن (CE) در محدوده باریکی از 3.8٪ تا 4.0٪ است. کربن (C): مقدار هدف 2.9٪ -3.2٪ تعیین شده است. سرکوب محتوای کربن از طریق نسبت بالایی از ضایعات فولاد. سیلیکون (Si): سیلیکون اولیه در کوره در 1.2٪ -1.5٪ کنترل می شود، فضای افزایشی کافی برای عملیات جوجه کشی بعدی باقی می ماند. تعادل بین منگنز (Mn) و گوگرد (S) بسیار مهم است. هدف کنترل میزان گوگرد بین 0.07% و 0.12% و سپس محاسبه مقدار منگنز اضافه شده بر اساس فرمول Mn% ≈ 1.7 × S%+0.3% است. بر این اساس، محتوای منگنز معمولا بین 0.8٪ تا 1.0٪ است. این امر تشکیل ترکیبات مفید MnS را تضمین می کند و باعث تشکیل پرلیت می شود. فسفر (P): باید به شدت به زیر 0.08 درصد محدود شود، زیرا فسفر می تواند چقرمگی و استحکام چدن را کاهش دهد. 3. ذوب در دمای بالا: کوره القایی فرکانس متوسط ​​برای ذوب برای اطمینان از ترکیب یکنواخت و کنترل دقیق دما استفاده می شود. دمای ضربه زدن باید بالاتر از 1520 ℃ باشد. هدف از ذوب در دمای بالا کاهش کامل محتوای گاز (هیدروژن، نیتروژن) آهن مذاب است. برای به دست آوردن آهن مذاب خالص، اجزای غیر فلزی را کاملاً شناور کنید. ذخایر حرارتی کافی را برای پردازش و ریختن بعدی فراهم کنید.

فاز 2: تصفیه و ریختن قبل از کوره - کنترل دقیق

1. تجزیه و تحلیل سریع و تنظیم اجزای کوره: نمونه های مایع آهن را برای آنالیز طیفی یا آنالیز حرارتی بگیرید تا به سرعت محتوای واقعی C، Si، Mn، P و S را به دست آورید. با توجه به نتایج به دقت تنظیم کنید تا اطمینان حاصل شود که همه عناصر در پنجره هدف قرار دارند، به خصوص معادل کربن. 2. درمان انکوباسیون کارآمد: این روح کل فرآیند است. در شرایط معادل کربن کم، تمایل آهن مذاب به کپک سفید بسیار زیاد است و لازم است کپک سفید را از بین ببریم و گرافیت را از طریق تلقیح قوی تصفیه کنیم. انتخاب تلقیح‌ها: تلقیح‌هایی را انتخاب کنید که مقاومت بالایی در برابر پوسیدگی و توانایی هسته‌زایی دارند، مانند استرانسیوم (Sr) - حاوی فروسیلیسیم یا باریم (Ba) - حاوی فروسیلیس. فرآیند جوجه کشی: اتخاذ روش تلقیح جریانی. در لحظه ای که آهن مذاب از ملاقه به فنجان ریختن جریان می یابد، از یک فیدر تلقیح اختصاصی برای افزودن یکنواخت تلقیح هایی با اندازه ذرات 0.2-0.7 میلی متر به جریان آهن مذاب استفاده می شود. مقدار اضافه: در 0.3٪ -0.5٪ (به وزن آهن مذاب) کنترل می شود. اثر: جوجه کشی آنی می تواند مقدار زیادی از هسته های کریستال گرافیت را قبل از انجماد آهن مذاب فراهم کند، در نتیجه گرافیت نوع A (ورقه های ریز، توزیع یکنواخت) به دست می آید و به طور موثر از ظاهر سمنتیت در لبه ها جلوگیری می کند. پالایش گرافیت مستقیماً منجر به پالایش پرلیت ماتریکس می شود. 3. کنترل ریختن و خنک کردن: دمای ریختن: برای اطمینان از پر شدن کافی، دمای ریختن پایین تر، معمولاً بین 1320 ℃ تا 1350 ℃ استفاده می شود. ریخته‌گری در دمای پایین به افزایش خنک‌سازی و اصلاح خوشه‌های یوتکتیک کمک می‌کند. فرآیند ریخته گری: روش ترجیحی، ریخته گری آهن با پوشش ماسه است که موثرترین تکنیک برای دستیابی به استحکام بالا است. از یک قالب فلزی (از نوع آهنی) به عنوان شکل بیرونی استفاده کنید و سطح کار آن را با آستر ماسه ای به ضخامت 4-8 میلی متر بپوشانید. این فرآیند می تواند سرعت خنک سازی را تا حد زیادی بهبود بخشد و باعث انجماد سریع آهن مذاب شود. مزایای خنک سازی سریع: دانه های جوهر بسیار ریز. پالایش زیاد فاصله بین لایه‌های پرلیت کلید بهبود استحکام است. ساختار کلی ریخته گری را متراکم تر و یکنواخت تر کنید. استفاده از آهن سرد: برای ریخته گری شن و ماسه معمولی، باید آهن سرد خارجی را به طور معقولی در قسمت های ضخیم و گرم ریخته گری قرار داد تا این قطعات به طور همزمان با قطعات جدار نازک جامد شوند و از انقباض و شل شدن جلوگیری شود و ساختار موضعی اصلاح شود.

فاز سوم: پس پردازش و بازرسی

1. تمیز کردن ماسه و عملیات حرارتی: پس از اینکه قالب ریخته گری جامد شد، آن را برای مدت زمان کافی در قالب می گذارند تا زمانی که دمای انتقال فاز کمتر شود و سپس جعبه را با ماسه پر می کنند تا از استرس داخلی بیش از حد جلوگیری شود. بازپخت تنش زدایی را معمولاً در دمای 520 ℃ -550 ℃ انجام دهید، 2-4 ساعت نگه دارید و سپس با کوره خنک کنید. توجه ویژه: دمای بازپخت نباید از 720 ℃ تجاوز کند، در غیر این صورت پوسته ریز مانند مروارید تحت کروی شدن قرار می گیرد و منجر به کاهش استحکام و سختی می شود. 2. بازرسی دقیق کیفیت: خواص مکانیکی: میله های آزمایشی تک ریخته گری یا متصل در امتداد خط ریخته می شوند و استحکام کششی بر روی یک دستگاه تست جهانی اندازه گیری می شود تا از پایداری بیش از 300MPa اطمینان حاصل شود. بررسی متالوگرافی: ساختار متالوگرافی نمونه یا نوار آزمایش را بررسی کنید. سازمان هدف عبارت است از: ≥ 95% پرلیت لایه‌ای ریز + گرافیت نوع A کوچک با توزیع یکنواخت (طول گرافیت 3-4 درجه ترجیح داده می‌شود) + بدون سیمانیت آزاد. تست سختی: سختی برینل را روی بدنه ریخته گری اندازه گیری کنید. سختی HT300 بدون آلیاژ معمولا بین 190-220HBW است که یک پدیده طبیعی است.

خلاصه و نکات اصلی:

تولید موفقیت آمیز HT300 بدون آلیاژ متکی بر زنجیره دقیقی از اجزای به هم پیوسته است: مواد کوره با خلوص بالا + فرمول معادل کربن کم + ذوب خالص در دمای بالا + تعادل دقیق Mn/S + جوجه کشی آنی کارآمد + خنک کننده سریع اجباری. هرگونه از دست دادن کنترل در هر یک از این پیوندها ممکن است منجر به استحکام ناکافی یا ظاهر شدن فازهای سخت و شکننده شود. این فرآیندی است که نیاز به مدیریت بسیار بالا و اجرای فنی دارد، اما پس از تسلط بر آن، می‌تواند هزینه‌های تولید را به میزان قابل توجهی کاهش داده و رقابت‌پذیری محصول را افزایش دهد.