Які ўплыў высокага або нізкага ўтрымання крэмнія на прадукцыйнасць механічнай апрацоўкі шэрага чыгуну 200?

Уплыў крэмнія на апрацоўваемасць шэрага чыгуну не проста "лепш" ці "горш", але існуе аптымальны дыяпазон.

Яго ўплыў у асноўным выяўляецца ў наступных аспектах:

1. Станоўчае ўздзеянне: спрыяе графітызацыі і паляпшае перапрацоўку. Асноўная функцыя: Крэмній з'яўляецца моцным элементам графітызацыі. Гэта можа спрыяць выпадзенню вугляроду ў выглядзе графіту (а не цвёрдага і далікатнага цэментыту Fe-C). Механізм: сам графіт з'яўляецца добрай цвёрдай змазкай. У працэсе рэзкі адкрыты графіт у месцы разлому стружкі можа забяспечваць змазку паміж пярэдняй рэжучай паверхняй і стружкай, а таксама паміж задняй рэжучай паверхняй і апрацаванай паверхняй, памяншаючы трэнне, сілу рэзання і назапашванне цяпла. Вынік: гэта робіць стружку больш схільнай да паломкі і абараняе інструмент, тым самым павялічваючы тэрмін службы інструмента і гладкасць паверхні. Найлепшай працаздольнасцю валодае шэры чыгун з перлітам у якасці матрыцы і аднастайным графітам тыпу А.

2. Негатыўныя эфекты (недастатковыя або празмерныя): Нізкае ўтрыманне крэмнію (<1,0%): Праблема: Недастатковая здольнасць да графітызацыі можа прывесці да адукацыі свабодных карбідаў у адліўках, асабліва ў танкасценных або хутка астуджаных месцах. Уплыў на працаздольнасць: цэментыт вельмі цвёрды (>800HB) і з'яўляецца моцнай абразіўнай фазай. Яго наяўнасць рэзка павялічыць знос інструмента, што прывядзе да цяжкасцяў апрацоўкі і шурпатасці паверхняў. Гэта адзін з найгоршых сцэнарыяў. Высокае ўтрыманне крэмнія (>2,8% -3,0%, у залежнасці ад канкрэтнай сітуацыі):

Праблема 1: Ферытізацыя: цвёрды раствор крэмнію ў ферыце ўмацуе і зацвярдзее яго. Залішняя колькасць крэмнія стабілізуе і павялічыць колькасць ферытавай фазы, што прывядзе да зніжэння агульнай цвёрдасці, але павелічэння трываласці матрыцы. Уплыў на перапрацоўку: гэта менавіта тая праблема, з якой вы сутыкаліся раней. Мяккая і трывалая ферытавая матрыца прывядзе да з'явы "прыліпання інструмента" падчас рэзкі, утвараючы адклады стружкі, што прывядзе да моцнага зносу інструмента, разрываў паверхні і падоўжаных стружак. Працаздольнасць фактычна пагаршаецца.

Пытанне 2: Агульнае ўмацаванне матрыцы: сам крэмній можа павялічыць трываласць і цвёрдасць ферыту. Калі ўтрыманне крэмнію занадта высокае, нават без цэментыту, уся матрыца з перліту і ферыту стане цвёрдай з-за ўмацавання крэмнію цвёрдым растворам, павялічваючы супраціў рэзанню.

Праблема 3: Пагаршэнне марфалогіі графіту: празмернае ўтрыманне крэмнію можа прывесці да таго, што графітавыя шматкі стануць грубымі або няроўнымі, аслабіць матрыцу і паўплываць на эфект ломкі стружкі. Рэзюмэ крывой уплыву крэмнію на апрацоўваемасць: апрацоўваемасць дасягае свайго аптымуму пры ўмераным утрыманні крэмнія. І занадта нізкі (вырабляючы цэментыт), і занадта высокі (выклікаючы адукацыю ферыту або празмерную трываласць матрыцы) могуць пагоршыць апрацоўваемасць. Адпаведны дыяпазон кантролю для крэмнію ў HT200 - гэта самы нізкі клас шэрага чыгуну, дзе "200" азначае трываласць на разрыў не менш за 200 Мпа.

Дызайн кампазіцыі павінен быць сканцэнтраваны на дасягненні гэтай трываласці ў якасці асноўнай мэты, у той жа час улічваючы прадукцыйнасць ліцця і апрацоўкі.

Для HT200 звычайны дыяпазон кантролю для крэмнія звычайна складае ад 1,8% да 2,4%. Гэта класічны асартымент, які спалучае ў сабе трываласць, ліцейнасць і апрацоўку.

2. Яго трэба разглядаць у спалучэнні з утрыманнем вугляроду: паняцце вугляроднага эквіваленту (CE) бессэнсоўна абмяркоўваць толькі крэмній і павінна разглядацца ў спалучэнні з вугляродам (C). Мы выкарыстоўваем вугляродны эквівалент для ўсебаковай ацэнкі тэндэнцыі да графітызацыі чыгуну: CE=C%+(Si%+P%)/3. Для HT200 вугляродны эквівалент CE звычайна знаходзіцца ў межах ад 3,9% да 4,2%. Мэта: атрымаць 100% перлітную матрыцу + раўнамерна размеркаваны графіт А-тыпу без свабодных карбідаў.

3. Стратэгія распрацоўкі кампазіцыі: для забеспячэння трываласці і добрай апрацоўваемасці дызайн кампазіцыі HT200 звычайна прытрымліваецца прынцыпу "высокі вугляродны эквівалент+нізкае легіраванне" або "сярэдні вугляродны эквівалент+інкубацыйная апрацоўка". Варыянт A (больш спрыяльны для апрацоўваемасці): прыміце CE, блізкі да верхняй мяжы (напрыклад, 4,1-4,2%), што азначае больш высокія C і Si, каб гарантаваць поўную адсутнасць карбідаў і добрую аснову апрацоўваемасці. Але для таго, каб кампенсаваць зніжэнне трываласці, выкліканае высокім CE, можа спатрэбіцца дадаць невялікую колькасць стабілізуючым перліт элементаў, такіх як Sn (волава, 0,05-0,1%) або Cu (медзь, 0,3-0,6%). Гэтыя элементы могуць ачышчаць і стабілізаваць перліт, забяспечваючы адпаведнасць трываласці стандартам, не пагаршаючы працаздольнасць. Варыянт B (больш эканамічны): прыміце ўмераны CE (напрыклад, 3,9-4,0%) у спалучэнні з эфектыўнай інкубацыйнай апрацоўкай. Лячэнне фертыльнасці можа эфектыўна спрыяць зараджэнню графіту, нават калі ўтрыманне C і Si невысокае, гэта можа пазбегнуць белага ліцця і атрымаць дробны графіт А-тыпу, тым самым забяспечваючы трываласць і апрацоўку.

Як вызначыць удзельнае суадносіны крэмнія і вугляроду для HT200 у дыяпазоне кантролю суадносін крэмнія і вугляроду? Суадносіны крэмнію і вугляроду неабходна разглядаць у спалучэнні з вугляродным эквівалентам (CE) і таўшчынёй сценкі адліўкі. Вугляродны эквівалент CE=C%+(Si%+P%)/3 Прынцып: Забяспечваючы выкананне патрабаванняў да трываласці HT200, паспрабуйце выкарыстоўваць больш высокія вугляродныя эквіваленты для дасягнення лепшай прадукцыйнасці ліцця і апрацоўкі.

Прапанаваныя канкрэтныя крокі:

Вызначце мэтавы вугляродны эквівалент (CE): Для HT200 CE звычайна кантралюецца на ўзроўні 3,9% -4,1%, што з'яўляецца ідэальным. 2. У адпаведнасці са стратэгіяй выбару таўшчыні сценкі: для тыповых дэталяў з сярэдняй таўшчынёй сценкі (15-30 мм) можна выкарыстоўваць больш высокі CE (напрыклад, 4,05%) і суадносіны крэмнія і вугляроду ад сярэдняга да высокага (напрыклад, 0,65-0,70). Гэта забяспечвае добрую арганізаванасць і выдатную апрацоўку. Для больш тоўстых і вялікіх адлівак: каб прадухіліць недастатковую трываласць, выкліканую буйным графітам, CE (напрыклад, 3,95%) і стаўленне вугляроду крэмнію (напрыклад, 0,60-0,65) можна адпаведным чынам паменшыць, і невялікая колькасць стабілізуючым перліт элементаў (такіх як Cu, Sn) можа быць выкарыстана ў камбінацыі. Для больш тонкіх адлівак: каб прадухіліць белае ліццё, суадносіны CE і вугляроду ў крэмніі можна адпаведным чынам павялічыць (напрыклад, 0,70-0,75), каб павысіць здольнасць да графітызацыі.

Прыклад распрацоўкі інгрэдыентаў прадугледжвае мэтавы CE 4,0% і мэтавае суадносіны крэмнія і вугляроду 0,65. Мы можам падлічыць, што калі C=3,30%, то Si=3,30% × 0,65 ≈ 2,15%. Праверка CE=3,30+(2,15)/3 ≈ 3,30+0,72=4,02% (адпавядае патрабаванням). Гэта вельмі класічная і стабільная формула інгрэдыентаў HT200. На гэтай аснове аптымізацыя можа быць дасягнута шляхам тонкай налады (напрыклад, павелічэнне C да 3,35%, Si да 2,20%, Si/C ≈ 0,66).