Applicazione del ferro duttile in binario ad alta velocità
2024-12-23 12:06:51 HITS ：0
I. Applicazione del ferro duttile in binario ad alta velocità
I getti di ferro duttile, con la loro eccellente resistenza alla trazione e resistenza alla snervamento, una buona durezza di impatto e tenacità della frattura, una resistenza all'usura eccezionale e resistenza alla corrosione, nonché la capacità di resistere a carichi e attriti elevati, sono ampiamente utilizzati nella produzione di componenti ferroviari ad alta velocità.
Le scatole degli assi di carrelli da binario ad alta velocità, gli alloggiamenti e le coperture delle estremità dei motori a trazione ferroviaria ad alta velocità e gli involucri del cambio e i componenti dei freni di treni ferroviari ad alta velocità sono tutti getti di ferro duttile resistente all'impatto a temperatura ultra-bassa. In generale, sono realizzati in materiali resistenti a bassa temperatura QT400 -18al (-50 ° C, -60 ° C).
Ii. Standard di materiale per componenti di ferro duttile con binario ad alta velocità
QT400 -18al (-50 ° C, -60 ° C) Materiale resistente all'impatto a bassa temperatura, Requisiti del materiale:
- Standard di materiale: 400 - 18al
- Resistenza alla trazione: ≥ 400 MPa
- Resistenza alla snervamento: ≥ 240 MPa
- Allungamento: ≥ 18%
- Durezza hbw: 130 - 150
- Valore di impatto a bassa temperatura: -50 ° C, -60 ° C
- Energia di impatto: 12 J/cm²
- Requisiti della struttura della matrice metallografica:
- Tasso di sferoidizzazione: sopra il 90%
- Conteggio dei noduli di grafite: ≥ 100 noduli/mm²
- Struttura a matrice: ferrite al 100%
- Dimensione della grafite: grado 6 - 7
- Nessun fosforo eutettico e carburo
Una matrice di ferrite al 100% è la condizione primaria per migliorare il valore di impatto a bassa temperatura del ferro duttile. Anche l'1% - il 2% di perle porterà a una riduzione del valore di impatto a bassa temperatura. Per il ferro duttile di ferrite, il basso fosforo e il ferro duttile di ferrite a basso silicio a basso silicio hanno il miglior valore di impatto a bassa temperatura.
Un tasso di sferoidizzazione del 90% - 95% è una condizione necessaria per garantire il valore di impatto a bassa temperatura. Le crepe nel ferro duttile si espandono lungo i confini del nodulo. Più rotondi sono i noduli, meno probabili si verificheranno crepe. Pertanto, maggiore è il tasso di sferoidizzazione, più vantaggioso è il miglioramento delle prestazioni di impatto e della resistenza alla fatica e altre prestazioni di carico dinamico.
L'influenza del numero di noduli di grafite sull'impatto a bassa temperatura: un piccolo numero di noduli di grafite è utile per migliorare il limite superiore delle prestazioni di impatto; Un gran numero di noduli di grafite è utile per migliorare le prestazioni di impatto a bassa temperatura. Per le scatole degli assi di carrelli con uno spessore della parete principale di 30 mm, sono appropriati 100 - 200 noduli/mm². Il fosforo eutettico e in carburo ai confini del grano ridurranno significativamente l'energia di assorbimento dell'impatto a bassa temperatura del ferro duttile.
Iii. Processo di produzione delle scatole dell'asse di ferro duttile con binario ad alta velocità
1. Requisiti per ferro fuso grezzo
Composizione chimica del ferro fuso grezzo prima della reazione di sferoidizzazione:
- C: 3,9% - 3,98%
- SI: 0,65% - 0,75%
- In: 0,75% - 0,83%
- MN: ≤ 0,10%
- P: ≤ 0,025%
- S: ≤ 0,015%
- Se: ≤ 0115%
- CR: ≤ 0,015%
- Altre leghe di traccia: ≤ 0,01%
Il livello di contenuto di Si influenza direttamente la resistenza alla trazione e il valore di impatto; Quando si riduce la SI non può soddisfare i requisiti di resistenza, il metodo di aggiunta di Ni viene utilizzato per risolvere il problema della resistenza insufficiente causata dalla riduzione di SI. (NI viene aggiunto in questo piano)
2. Materie prime
- Giove per ghisa: utilizzando ghisa di alta qualità fornita da Tiegu. Il controllo totale degli elementi di traccia nella composizione chimica della ghisa ≤ 0,10%.
- Acciaio di scarto: viene utilizzato l'acciaio di scarto di carbonio.
- Tutto l'acciaio di scarto non deve essere miscelato con sporcizia. Metalli non ferrosi o qualsiasi tipo di materiale estraneo e non ci devono essere ruggine e corrosione eccessive.
- Il contenuto di P e S non è entrambi maggiore dello 0,030%.
- La frazione di massa di CR non è maggiore dello 0,1%.
- La frazione di massa di Cu non è maggiore dello 0,1%.
- Carburizzatore: carburizzatore completamente grafitizzato ad alta temperatura, C ≥ 98,5%, S ≤ 0,1%, N ≤ 0,03.
Durante la formulazione della miscela, viene utilizzata più ghisa grezza, viene utilizzato meno scarti di acciaio e rottami di ritorno e il calcolo è fatto per essere il più vicino possibile alla composizione chimica ideale, lasciando una piccola quantità di spazio di messa a punto. Lo scopo di aggiungere più ghisa grezza è garantire il numero di nuclei di grafite originali e allo stesso tempo ridurre la quantità di carburizzatore aggiunto e l'aumento dello zolfo causato dal carburizer. Una formula comune è che il ghisa grezza rappresenta l'88% - 92%, l'acciaio di rottami rappresenta l'8% - 11%, il ferrosilicio rappresenta l'1,7% - 2,0% e il carburatore rappresenta lo 0,2% - 0,24%.
- Agente sferoidizzante:
- Brand: Lanthanide Spheroidizing Agent LA - 1
- Mg: 6 - 6,5%
- LA: 1,0 - 1,2%
- Si: 43 - 44%
- CA: 2,2 - 2,5%
- BA: 1 - 1,5%
- MGO: <0,5
- Granularità: 5 - 20 mm
- Importo aggiuntivo: 1,2 - 1,3%
- Inoculante: viene utilizzato l'inoculante composito a lunga durata.
- Inoculazione primaria: Barium di silicio J - 4
- SI: 68 - 70%
- BA: 4,5 - 5,5%
- Al: <1,0%
- Granularità: 3 - 8 mm
- Importo aggiuntivo: 0,8 - 1,0%
- Inoculazione secondaria: Barium di silicio J - 3
- SI: 68 - 70%
- BA: 2,5 - 3,5%
- Al: <1,0%
- Granularità: 1 - 3mm
- Importo aggiuntivo: 0,2 - 0,4%
- Inoculazione tundish: silicio bismuto j - 1
- SI: 70 - 72%
- BA: 1 - 1,5%
- CA: 2 - 3%
- BI: 1,5 - 2,5%
- Al: <0,8%
- Granularità: 0,2 - 0,7 mm
- Importo aggiuntivo: 0,1%
L'inoculante deve avere un forte effetto di promozione della grafite, può mantenere un lungo periodo di tempo e ha un tasso di assorbimento elevato e stabile. Pertanto, l'inoculazione è divisa in inoculazione anteriore del forno, inoculazione del mestolo e inoculazione tundish, che sono tutte indispensabili.
Nella parte anteriore del forno, viene utilizzato un inoculante anti-declaggio ad alto contenuto di BA e ad azione prolungata e durante il versamento, viene utilizzato un inoculante bi-contenente per migliorare la condizione di sferoidizzazione nella parte centrale della sezione trasversale, rendendo il diametro del nodulo piccolo, il numero di nodulo grande e aumentando il contenuto di ferrite e migliorando le prestazioni as-cast.
3. Processo di fusione
Il processo di fusione del ferro duttile è sostanzialmente lo stesso. La temperatura di fusione è generalmente controllata da 1450 a 1520 ° C, in piedi ad alta temperatura, la temperatura è controllata da 1520 a 1550 ° C, il tempo di permanenza è di circa 5 minuti, la temperatura di tocco è da 1480 a 1500 ° C e la temperatura di versamento è di 1420 ° C.
Dopo una posizione ad alta temperatura, quando la temperatura del forno scende a 1480 ° C - 1500 ° C, il ferro fuso viene sfruttato e viene effettuato il trattamento con sferoidizzazione. Dopo la fine della reazione, le scorie vengono rimosse 2 - 3 volte.
4. Composizione chimica dopo reazione di sferoidizzazione
- C: 3,50 - 3,80%
- SI: 2,05 - 2,15%
- Mg: 0,035 - 0,045%
- LA: 0,005 - 0,009%
- In: 0,75 - 0,83%
- MN: ≤ 0,10%
- P: ≤ 0,025%
- S: ≤ 0,01%
- Se: ≤ 018%
- CR: ≤ 0,023%
- Altri elementi in lega: ≤ 0,01%
Resistenza alla trazione: 405 - 415 PMA
Resistenza alla snervamento: 260 - 275 PMA
Allungamento: 18% - 23%
Grado di sferoidizzazione: 1 - 2
Energia di assorbimento dell'impatto: 13 - 15 j
Tutti soddisfano i requisiti tecnici di questo materiale del marchio.
IV. Punti chiave del trattamento con sferoidizzazione dell'inmersione
Si deve garantire che gli agenti sferoidizzanti selezionati, gli inoculanti, ecc. Siano puri e privi di inclusioni, impurità, ossidi, ecc. Queste sostanze non possono essere completamente rimosse mediante rimozione delle scorie dopo il trattamento della sferoidizzazione e alla fine entreranno nel casting e causano difetti.
- La fluttuazione della temperatura del trattamento con sferoidizzazione è controllata entro ± 15 ° C.
- Usa un mestolo con una diga. Il rapporto tra la profondità H del mestolo e il diametro interno ∮: H: ∮ ≥ 1,5 - 2,0 (la profondità effettiva del ferro fuso e il diametro interno durante il trattamento).
- Dopo aver aggiunto agenti sferoidizzanti, inoculanti, agenti e altri materiali che utilizzano il trattamento di tipo diga, la diga deve essere almeno 20 mm più alta.
- I mestoli vengono utilizzati alternativamente. Prima dell'uso, i mestoli vengono asciugati accuratamente e, se necessario, preriscaldati.
- L'ordine di imballaggio è sferoidizzante, inoculante e la parte superiore è ricoperta con agente coprente o limatura di ferro, che deve essere pressata per non lasciare spazi vuoti.
- Generalmente, il tempo di reazione ottimale per la sferoidizzazione è compreso tra 1 e 1,5 minuti. Adeguare la compattezza della lega e lo spessore del materiale di rivestimento in funzione del tempo di reazione.
- L'inoculante che copre l'agente sferoidizzante rappresenta il 40 - 60% del totale (tutti gli inoculanti aggiunti), l'inoculante della siviera rappresenta il 30% e l'inoculante della paniera rappresenta il 10 - 15%.
- Il tempo di colata, dalla fine della sferoidizzazione alla fine, è controllato entro 13 minuti.
V. Trattamento termico ad alta temperatura
Per produrre il materiale per impatto a bassa temperatura QT400 - 18AL (-50 °C, -60 °C), il contenuto di ferrite della matrice deve essere del 100%. Poiché viene aggiunta una certa quantità di Ni per aumentare la resistenza, verrà inevitabilmente prodotta una traccia di perlite. Lo scopo del trattamento termico ad alta temperatura è convertire completamente la perlite in austenite, quindi raffreddarla lentamente secondo la trasformazione di fase stabile per ottenere la trasformazione completa della perlite in ferrite, in modo da ottenere una matrice di ferrite al 100%.
Attraverso il trattamento termico ad alta temperatura a 870 °C, vi è un impatto sulla resistenza alla trazione, sulla resistenza allo snervamento e sull'energia di assorbimento degli urti, ma non vi è alcun impatto sull'allungamento. Il trattamento termico ad alta temperatura a 870 °C riduce la resistenza alla trazione di 5 MPa, ma aumenta l'energia di assorbimento dell'impatto di 3 J, soddisfacendo i requisiti. Pertanto, quando si producono getti di materiali ad impatto a bassa temperatura QT400 - 18AL (-50 °C, -60 °C), viene adottato un processo di trattamento termico ad alta temperatura di 870 °C.
VI. Precauzioni
- Per garantire il valore di impatto a bassa temperatura è necessaria una matrice di ferrite al 100%, ma è difficile garantire una resistenza alla trazione di 400 MPa con una matrice di ferrite al 100%. È necessario eseguire un rinforzo in soluzione solida sulla sua matrice per migliorare la resistenza a trazione. Ciò richiede l'utilizzo di un contenuto di Si relativamente elevato nella composizione chimica o l'aggiunta di elementi di lega come Ni per rafforzare la ferrite e soddisfare il requisito di 400 MPa.
- Il rafforzamento della ferrite porta spesso ad un aumento della temperatura di transizione duttile-fragile e ad una diminuzione del valore di impatto a bassa temperatura. Pertanto, è necessario regolare il rapporto tra resistenza alla trazione e valore di impatto a bassa temperatura, che si limitano a vicenda, ed esplorare soluzioni.
- Quando la struttura metallografica è relativamente perfetta e sostanzialmente soddisfa i requisiti, il miglioramento ulteriore del valore di impatto a bassa temperatura dipende dalla purificazione delle inclusioni ai bordi del grano. In questo momento, come purificare i confini del grano sarà il fattore chiave per garantire il valore di impatto a bassa temperatura.
- La resistenza all'urto della ghisa sferoidale diminuisce con la diminuzione della temperatura, che è una caratteristica intrinseca della ghisa sferoidale. Per garantire il funzionamento sicuro delle parti a basse temperature, non solo deve essere garantito il valore di impatto alle basse temperature, ma deve anche essere studiata la curva della temperatura di transizione duttile-fragile, cioè la curva del valore di impatto che cambia con la temperatura. Più la curva è piatta, più è sicuro. Non è consigliabile una grande fluttuazione del valore di impatto causata da un leggero cambiamento di temperatura.
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