Як павялічыць адноснае падаўжэнне каванага чыгуну QT450 больш чым на 22%?

Як мы можам павялічыць адноснае падаўжэнне больш чым на 22%, захоўваючы пры гэтым тую ж трываласць на разрыў? Для гэтага неабходна пачынаць з "мікраструктуры" і ўносіць удакладненыя карэкціроўкі працэсу. 

Асноўная ідэя: павялічыць пластычнасць і трываласць матрыцы пры захаванні дастатковай трываласці. У прыватнасці, гэта азначае атрыманне як мага большай колькасці ферытавай матрыцы пры забеспячэнні высокай якасці графітавых шароў. Ніжэй прыведзены канкрэтныя тэхнічныя шляхі і мерапрыемствы: Па-першае, дакладная карэкціроўка хімічнага складу (асноўнага). Цяперашняя кампазіцыя QT450 можа быць толькі з мэтай "адпаведнасці стандартам", і для дасягнення высокага падаўжэння неабходна развівацца ў напрамку "высокай ачысткі" і "балансу". 

1. Вугляродны эквівалент: умерана павялічвайце, схіляйцеся да стратэгіі з высокім утрыманнем вугляроду: гарантуючы адсутнасць плавання графіту, паспрабуйце павялічыць утрыманне вугляроду (рэкамендуецца 3,6% -3,9%) і належным чынам кантралюйце ўтрыманне крэмнію. Гэта можа павялічыць колькасць графітавых шарыкаў, палепшыць цеплаправоднасць, паменшыць усаджванне пры зацвярдзенні і з'яўляецца карысным для павышэння трываласці і пластычнасці. Вугляродны эквівалент (CE) рэкамендуецца кантраляваць ад 4,3% да 4,5%. 

2. Крэмній: кантралюйце канчатковую стратэгію ўтрымання крэмнію: Крэмній з'яўляецца ўмацоўваючым элементам для цвёрдага раствора, і празмернае ўтрыманне крэмнія значна знізіць пластычнасць. Каб забяспечыць адукацыю ферыту, кантралюйце канчатковае ўтрыманне крэмнію (утрыманне крэмнію пасля залівання) на ніжнім узроўні 2,2% -2,5%. Каб дасягнуць гэтага, можна выкарыстоўваць сфероидизирующие агенты з нізкім утрыманнем крэмнія і дадаваць крэмній праз інакулянты. 

3. Марганец: Стратэгія экстрэмальнага зніжэння (ключавая!) Марганец з'яўляецца стабільным элементам у перліце і вельмі схільны да сегрэгацыі на межах зерняў, утвараючы далікатныя фазы і з'яўляючыся "забойцам нумар адзін" адносна расцяжэння. Утрыманне марганца павінна быць зменшана ад звычайнага <0,3% да <0,15%, з ідэальным станам <0,10%. Гэта найбольш эфектыўны і эканамічны хімічны метад для дасягнення хуткасці падаўжэння больш за 22%. 

4. Фосфар і сера: Канчатковая ачыстка фосфару: Утварэнне далікатнай эўтэктыкі фосфару. Мэта: ≤ 0,03%, чым ніжэй, тым лепш. Сера: спажыванне сфероидизирующих агентаў і ўтварэнне ўключэнняў. Утрыманне серы ў зыходным расплаўленым чыгуне да сфероидизации складае ≤ 0,012%. 

5. Інтэрферэнцыйныя элементы: строга кантралюйце і кантралюйце такія элементы, як тытан, хром, ванадый, волава, сурма і г. д. Яны могуць стабілізаваць перліт або ўтвараць шкодныя карбіды. 

Выкарыстанне сфероидизирующих агентаў, якія змяшчаюць слядовыя колькасці рэдказямельных элементаў (цэрыя, лантана), можа нейтралізаваць іх шкоднае ўздзеянне.

 2、 Узмацненне працэсу сфероидизации і інкубацыі (ядро) з'яўляецца вырашальным крокам у паляпшэнні якасці і колькасці графітавых шароў. 

1. Лячэнне сфероидизацией: імкненне да стабільнасці і мяккасці. Сфераідызуючы агент: Выбар сфероідызуючых агентаў з нізкім утрыманнем магнію, рэдказямельных элементаў і высокай чысціні. Напрыклад, сфероидизирующий агент з утрыманнем Mg 5% -6% можа паменшыць тэндэнцыю белага ліцця і стрэс пры ўсаджванні, выкліканы празмерным утрыманнем магнію. Працэс: Выкарыстанне такіх метадаў, як закрыццё і падача дроту, для забеспячэння плыўнай рэакцыі сфероидизации, стабільнай хуткасці паглынання і паніжанага ўтрымання магніевага пылу. 

2. Лячэнне фертыльнасці: галоўная мэта - значна павялічыць колькасць графітавых шарыкаў да больш чым 150/мм² і палепшыць круглявасць шарыкаў. Сродак для павышэння фертыльнасці: выкарыстоўвайце эфектыўныя сродкі для павышэння фертыльнасці, такія як тыя, што змяшчаюць стронцый, барый і цырконій, якія валодаюць моцнай здольнасцю супраць старэння і добрым эфектам зараджэння. Майстэрства: трэба выкарыстоўваць "шматразовую інкубацыю"! Адна цяжарнасць: праводзіцца ўнутры мяшка сфероидизации. Другасная/суправаджаючая цяжарнасць: гэта вельмі важна! Падчас залівання дробназярністы прышчэпка раўнамерна дадаецца з патокам вады з жалеза праз спецыяльны фідэр. Ён можа забяспечыць вялікую колькасць імгненных крышталічных ядраў, што з'яўляецца асноўным сродкам для павелічэння колькасці графітавых сфер. Інтратыпная інкубацыя: калі дазваляюць умовы, усталюйце інкубацыйныя блокі ў сістэму разліву для трэцяй інкубацыі. 

3、 Аптымізуйце працэс плаўлення і астуджэння 

1 Выплаўленне: выкарыстанне чыгуну высокай чысціні і чыстага сталёвага лому для кантролю шкодных элементаў з крыніцы. Рэкамендуецца ўсталяваць тэмпературу націску ў межах 1530-1560 ℃ і даць ёй выстаяцца пры адпаведнай высокай тэмпературы, каб палегчыць рух уключэнняў уверх. 

2. Хуткасць астуджэння: для танкасценных дэталяў паскарэнне астуджэння можа быць карысным для павелічэння колькасці перліту і павышэння трываласці, але гэта не спрыяе падаўжэнню. Для QT450, які патрабуе высокага падаўжэння, хуткасць астуджэння павінна быць адпаведным чынам зменшана, напрыклад, з выкарыстаннем ізаляцыйных стаякоў, патаўшчэннем літнікаў, аптымізацыі працэсаў ліцця (напрыклад, выкарыстанне смалянага пяску замест металічных формаў) і г.д., каб спрыяць утварэнню ферыту і поўнаму росту графіту. 

4、 Тэрмічная апрацоўка: найбольш надзейнай гарантыяй з'яўляецца тое, што калі ўласцівасці адліванага стану ўсё яшчэ нестабільныя пасля вышэйпералічаных карэкціровак працэсу (асабліва з-за нераўнамернай таўшчыні сценкі, якая выклікае ў некаторых месцах перліт), то ферытны адпал з'яўляецца найбольш надзейным метадам для дасягнення хуткасці падаўжэння больш за 22%. 

Маршрут працэсу: 

1 Высокатэмпературная ступень: Нагрэйце да 900-920 ℃ і вытрымлівайце 1-3 гадзіны (у залежнасці ад таўшчыні сценкі). Мэта складаецца ў тым, каб ператварыць увесь перліт у аустенит. 

2. Стадыя сярэдняй тэмпературы: павольна астудзіце (або непасрэдна перамясціце) печ да 700-730 ℃ і падтрымлівайце яе ў цяпле на працягу 2-4 гадзін. Гэты этап мае вырашальнае значэнне, паколькі ён дае дастаткова часу для таго, каб перанасычаны вуглярод у аўстэніце ападкаў на зыходныя графітавыя сферы, такім чынам цалкам ператвараючыся ў ферыт. 

3. Вывад з печы: пасля гэтага яго можна астудзіць да тэмпературы ніжэй за 600 ℃ і выпусціць з печы для паветранага астуджэння. Эфект: пасля такой апрацоўкі структура матрыцы можа складаць больш за 95% ферыту, а хуткасць падаўжэння лёгка перавышае 22%. У той жа час з-за наяўнасці графітавых шарыкаў і ўмацавання крэмнію цвёрдым растворам трываласць на разрыў можа заставацца стабільнай на ўзроўні больш за 450 МПа. 

Рэзюмэ і план дзеянняў 

1. Статус дыягностыкі: па-першае, прааналізуйце металаграфічную структуру (каэфіцыент ферыту, марфалогію і колькасць графітавых шароў) і хімічны склад (асабліва ўтрыманне Mn і P) вашага бягучага QT450.

 2. Расстаўце прыярытэты для карэкціроўкі працэсу: Крок 1: Абмяжуйце ўтрыманне Mn ніжэй за 0,15% і кантралюйце P і S. Крок 2: Узмацніце інкубацыю, асабліва забяспечыўшы эфектыўнае ўкараненне інкубацыі ў пратоцы. 

3: Аптымізуйце склад і прыміце раствор з высокім утрыманнем вугляроду і нізкім утрыманнем крэмнія. 3. Канчатковая гарантыя: калі каэфіцыент адноснага падаўжэння ўсё яшчэ вагаецца каля 18% -20% пасля рэгулявання працэсу і не можа стабільна прабіцца праз 22%, то ўвядзенне працэсу адпалу ферыту з'яўляецца непазбежным выбарам. Ён можа пастаянна забяспечваць неабходную прадукцыйнасць. Калі трываласць на расцяжэнне не можа дасягнуць 450 мегапаскаляў у вышэйзгаданым працэсе, які тып сплаву трэба выкарыстоўваць для абароны? У схеме QT450, якая забяспечвае высокае падаўжэнне (>22%), калі падаўжэнне адпавядае стандарту і трываласць на расцяжэнне зніжаецца, для рэгулявання трываласці можна дадаць нікель. Асноўная функцыя і перавагі дадання нікеля 1 Умацаванне цвёрдым растворам без істотнай шкоды для пластычнасці: нікелевы элемент будзе растварацца ў ферытавай матрыцы з утварэннем цвёрдага раствора, тым самым паляпшаючы трываласць без істотнага зніжэння пластычнасці і трываласці. Гэта прынцыпова адрозніваецца ад такіх элементаў, як марганец і фосфар.

 Эфект: калі вы спрабуеце паменшыць утрыманне марганца і перліту для дасягнення звышвысокага падаўжэння, трываласць на разрыў можа апусціцца да мяжы 450 МПа. На дадзены момант даданне невялікай колькасці нікеля можа забяспечыць "пракладку бяспекі", каб забяспечыць стабільную трываласць і адпаведнасць стандартам. 

2. Удакладніць структуру і палепшыць аднастайнасць: нікель можа знізіць тэмпературу пераўтварэння аўстэніту, што дапамагае ўдакладніць памер зерня і мікраструктуру, робячы структуру адліўкі больш аднастайнай, тым самым паляпшаючы трываласць і трываласць. 

3. Мяккі эфект стабілізацыі перліту: нікель таксама мае тэндэнцыю стабілізаваць перліт, але яго эфект значна менш моцны, чым марганец. Кантралюючы колькасць дабаўлення, можна атрымаць большую частку ферыту, адначасова выкарыстоўваючы яго для адукацыі невялікай колькасці дробнага перліту для ўмацавання. Як навукова дадаць нікель? Абавязковая ўмова: даданне нікеля павінна праводзіцца пасля строгага выканання ўсіх асноўных схем, згаданых вышэй (нізкі Mn, нізкі P/S, моцная інкубацыя і г.д.). Мы не можам разлічваць на выкарыстанне нікеля для кампенсацыі недахопаў асноўных працэсаў. 1. Колькасць дабаўлення і чаканы эфект: Раствор з нізкім утрыманнем нікеля (0,5% -1,0%): Мэта: Забяспечыць умеранае ўмацаванне цвёрдага раствора ў якасці «сеткі бяспекі» для трываласці. Эфект: амаль на ўсіх ферытных падкладках трываласць на разрыў можа быць павялічана прыкладна на 20-40 МПа. Гэтага дастаткова для няўхільнага павышэння трываласці пры крытычных значэннях (напрыклад, 430-440 МПа) вышэй за 450 МПа, аказваючы пры гэтым мінімальны ўплыў на падаўжэнне (магчыма, толькі зніжэнне на 1-2%), і ўсё яшчэ лёгка падтрымліваючы вышэй за 22%. Схема з сярэднім нікелем (1,0% -2,0%): Мэта: пры ўмацаванні можа ўводзіцца невялікая колькасць (<10%) перліту. Эфект: павышэнне трываласці будзе больш значным (да 50 МПа і больш), але адноснае падаўжэнне крыху зменшыцца. Неабходны дбайны кантроль, а карэкціроўку трэба ўносіць праз тэрмічную апрацоўку. 2. Супрацоўніцтва з тэрмічнай апрацоўкай: у выглядзе адліванага раствора: калі вы жадаеце дасягнуць высокай трываласці і высокай пластычнасці ў адліваным стане без тэрмічнай апрацоўкі, нізкае даданне нікеля (напрыклад, 0,5%) з'яўляецца вельмі складанай стратэгіяй. План тэрмічнай апрацоўкі: Калі вы ўжо запланавалі адпал ферыту, важнасць дабаўлення нікеля неабходна пераацаніць. Адпал ліквідуе перліт, і эфект умацавання цвёрдага раствора нікеля становіцца дамінуючым. На дадзены момант нізкае даданне нікеля ўсё яшчэ можа забяспечыць чыстую, але больш трывалую ферытавую матрыцу пасля адпалу. Недахопы і кошт дадання нікеля высокія: нікель з'яўляецца дарагім легіруючым элементам, які значна павялічвае кошт сыравіны. Павінен быць праведзены строгі аналіз выдаткаў і выгод. Абмежаваны эфект: нікель не з'яўляецца "панацэяй", ён не можа выратаваць дрэнны субстрат з дрэннай сфероидизацией, няўдалай інкубацыі або высокім утрыманнем Mn/P. Магчымае ўнясенне нявызначанасці: Празмернае дабаўленне нікеля (напрыклад, >1,5%) можа стабілізаваць занадта шмат перліту, патрабуючы больш высокіх тэмператур адпалу або больш працяглага часу вытрымкі для ліквідацыі, павялічваючы складанасць і энергаспажыванне тэрмічнай апрацоўкі, і можа ў канчатковым выніку пашкодзіць хуткасці падаўжэння. У заключэнні і канчатковай рэкамендацыі дабаўленне нікеля разглядаецца як «апошняе адладжанае страхаванне», а не як асноўны сродак. Шлях аптымізацыі прадукцыйнасці павінен быць: 1 Першы прыярытэт (асновы і ядро): Экстрэмальная ачыстка: Зніжэнне Mn да <0,15%, P<0,03%，S<0,012%。 Высокая пладавітасць: Рашуча ўкараняйце "аднаразовую ўрадлівасць + пладавітасць патоку", з мэтавай колькасцю графітавых шарыкаў >150/мм². Аптымізацыя складу: выкарыстанне высокага вугляроднага эквіваленту (~4,5%), кантроль канчатковага Si на ўзроўні 2,2% -2,5%. 2. Другі прыярытэт (ацэнка і даводка): пасля строгага выканання плана першага прыярытэту заліце ​​пробныя зліткі і праверце іх прадукцыйнасць. Калі вынік паказвае, што каэфіцыент адноснага падаўжэння значна перавышае 22% (напрыклад, 25% і больш), але трываласць вагаецца ў дыяпазоне 440-450 МПа, гэта значыць, што ён знаходзіцца на мяжы дасягнення стандарту. Так што рашэнне: на дадзены момант, даданне каля 0,5% нікеля з'яўляецца лепшым выбарам. Ён можа дасягнуць стабільнай трываласці пры вельмі нізкай цане (з мінімальным уплывам на падаўжэнне) і мае найвышэйшую рэнтабельнасць. 3. Трэці прыярытэт (канчатковая гарантыя): калі прадукцыйнасць усё яшчэ нестабільная з-за таўшчыні сценкі адліўкі або хуткасці астуджэння, канчатковым і найбольш надзейным рашэннем з'яўляецца ферытны адпал. У працэсе адпалу, нават без дадання нікеля, амаль заўсёды можна адначасова выканаць патрабаванні трываласці (за кошт умацавання цвёрдым растворам графітавых шарыкаў і Si) і звышвысокага падаўжэння (за кошт чыстага ферыту). Такім чынам, нікель можна дадаваць, але гэта "тонік", а не "асноўная ежа". У гэтай пагоні за найвышэйшым падаўжэннем нізкае ўтрыманне нікеля (~0,5%) з'яўляецца разумным інструментам, які выкарыстоўваецца на апошняй стадыі для "дакладнага падтрымання трываласці".