8 tecniche chiave per aumentare la resistenza all'impatto a basso temperatura del ferro duttile

Gli studi hanno confermato che in diversi ambienti di temperatura, le variazioni della struttura a matrice del ferro duttile hanno un impatto significativo sulla sua resistenza all'impatto a bassa temperatura. Tra questi, il ferro duttile con un maggiore contenuto di ferrite e una migliore plasticità in genere raggiunge più indicatori di resistenza all'impatto a bassa temperatura ideali. Il seguente descrive le misure di base per migliorare la tenacità di impatto a basso temperatura del ferro duttile da molteplici dimensioni tecniche e verifica la loro precisione tecnica.

I. Ottimizzazione del controllo della composizione chimica

1. Ridurre il contenuto di elementi dannosi

Gli elementi che promuovono o stabilizzano la formazione di perlati devono essere strettamente controllati, come manganese (MN), vanadio (V), zirconio (ZR), niobium (NB), titanio (ti), cromo (CR), molibdeno (mo), tungsen (w), copper (cu), pb), antimy (sb), molibdenum (mo), tungsen (w), copper (cu), lead (pb), antimy (sb), molibdenum (mo), twoc. Attenzione:

• MANGANESE (MN) ： Ha un impatto particolarmente significativo sulla tenacità dell'impatto e sulla temperatura di transizione del Britle duttile del ferro duttile. Gli studi hanno dimostrato che per ogni aumento dello 0,1% del contenuto di manganese, la temperatura di transizione del Britle duttile del ferro duttile aumenta di 10 ° C a 12 ° C. Pertanto, in produzione, il ghisa a basso manganese e l'acciaio di scarto dovrebbero essere preferiti come materie prime per ridurre gli input di manganese dalla fonte.

• Copper (Cu) ： Sebbene sia un elemento neutro e abbia scarso effetto sull'aumentare del contenuto di peperone, con l'aumentare del contenuto di rame, la temperatura di transizione del Britle duttile del ferro duttile aumenta gradualmente e la tenacità di impatto diminuisce significativamente, quindi il suo contenuto deve essere strettamente controllato.

2. Regolando ragionevolmente elementi di formazione di ferrite

Il contenuto di elementi di formazione di ferrite come carbonio (C), silicio (SI), calcio (CA), bario (BA), alluminio (AL) e bismuto (BI) dovrebbero essere adeguatamente aumentati, ma l'equilibrio del dosaggio deve essere mantenuto. Tra questi, la regolazione del silicio (SI) è particolarmente critica:
Il silicio è un forte elemento che promuove la grafitizzazione, che aiuta ad aumentare il contenuto di ferrite, ma l'eccessivo silicio ridurrà significativamente la resistenza all'impatto. I dati mostrano che per ogni aumento dello 0,1% del contenuto di silicio, la temperatura di transizione duttile-brillante aumenta di 5,5 ° C a 6 ° C. Se il contenuto di silicio raggiunge circa il 4%, anche se il ferro duttile ha una matrice di ferrite completa, sarà troppo fragile per resistere ai carichi di impatto a temperatura ambiente. Pertanto, per il ferro duttile che richiede prestazioni di impatto a basso temperatura, il contenuto di silicio è generalmente controllato tra l'1,6% e il 2,0%.

Ii. Ottimizzazione del controllo della velocità di raffreddamento del fusione

Per il ferro duttile con una composizione specifica, la velocità di raffreddamento durante lo stadio eutettico può influire significativamente sulla struttura della matrice: più lenta è la velocità di raffreddamento, maggiore è il contenuto di ferrite (più spessa è la parete di fusione, più lento è il raffreddamento e maggiore è la proporzione di ferrite). Tuttavia, è necessario evitare cereali grossolani e noduli di grafite causati da un raffreddamento eccessivamente lento. Le misure specifiche includono:

• Utilizzando materiali di stampaggio con bassa conducibilità termica (come sabbia secca, sabbia di resina) e spessore adeguatamente aumentando (noto come "aumento dell'indennità di sabbia");

• Ridurre o evitare l'uso di brividi;

• Per le parti a parete sottile, la velocità di raffreddamento può essere rallentata aumentando in modo appropriato la temperatura di versamento, estendendo al contempo il tempo di apertura dello stampo. Quando le condizioni lo consentono, i getti possono essere posizionati centralmente per ridurre la dissipazione del calore.

Iii. Ottimizzazione dei processi di trattamento termico

I dati sperimentali (come mostrato nelle figure 4 e 5) indicano che il trattamento termico può aumentare effettivamente il contenuto di ferrite, migliorando significativamente l'allungamento e la tenacità dell'impatto. La ricottura promuove la diffusione degli elementi ad alte temperature, raffina set di matrice e cereali e stabilizza il contenuto e le prestazioni della ferrite. Inoltre, il trattamento termico può rilassare adeguatamente requisiti rigorosi su alcuni elementi in materiali grezzi e ausiliari; Per i getti di piccole e medie dimensioni con prestazioni scadenti, i difetti possono essere compensati attraverso il trattamento termico.

IV. Raffinare i cereali e aumentare la conta delle cellule eutettiche

Esiste una significativa correlazione negativa tra la dimensione del grano del materiale e lo stress da frattura: quando la dimensione del grano supera un valore critico, è probabile che si verifichi fratture fragili. Il perfezionamento del grano può ridurre la temperatura di transizione del Britle duttile, migliorando così la resistenza all'impatto a basso temperatura. Le misure di base includono:

1. Adozione del processo di fusione in ghisa sintetica

Usando l'acciaio di rottami e il ferro duttile restituito come materie prime principali, il ferro fuso viene fuso dal carbonio che aumenta con grafite e silicio in aumento con ferrosilicio o carburo di silicio. Poiché i punti di fusione del carbonio e del silicio sono più alti di quelli del ferro fuso, entrano principalmente nel ferro fuso attraverso la diffusione e la dissoluzione, formando un gran numero di microcristalli [C]. Questi microcristalli possono fungere da substrati di nucleazione esogena di alta qualità per grafite proeutettoide o eutettica, perfezionalmente raffinando i grani.

2. Implementazione di più processi di inoculazione

Il nucleo dell'inoculazione è di desossidare, desolfurizzare e formare grani esogeni, aumentando così la capacità di nucleazione della grafite, raffinando i grani e migliorando il numero di noduli di grafite e contenuto di ferrite. La pratica ha dimostrato che dopo tre inoculazioni (in particolare l'inoculazione istantanea con inoculanti contenenti bario 0,3-1 mm durante il versamento), sebbene il dosaggio inoculante sia piccolo, l'effetto è significativo.

V. Purificazione del ferro fuso per ridurre le inclusioni

Le fratture del materiale sono per lo più transgranulari o intergranulari. Le inclusioni all'interno dei cereali o ai confini del grano indeboliscono la forza di legame del materiale, diventando fonti di crepa o percorsi di propagazione sotto carichi di impatto, riducendo la resistenza all'impatto a bassa temperatura. Le misure di purificazione includono:

1. Pretrattamento del ferro fuso

• Disossidazione e desolfurizzazione ： Per i produttori che utilizzano la fusione duplex di fornace a cupola-elettrica, l'iniezione del mestolo agitato o la desolforazione pneumatica possono essere adottate per ridurre il contenuto di zolfo nel ferro fuso originale al di sotto dello 0,02%. I desolfurizzatori (come CAO, CAC2) hanno una debole capacità di disossidazione e possono essere integrati con elementi di desossidanti come calcio, bario e alluminio; La desossidazione e la desolforazione sono anche necessarie per lo scioglimento diretto del forno elettrico.

• Surriscaldamento e posizione ： Aumentare la temperatura di fusione (≥1500 ° C per i processi di carburizzazione in acciaio di rottami) e estendendo il tempo di mantenimento promuovi il galleggiante di inclusioni; In piedi il ferro fuso nodulare per 1-3 minuti facilita il galleggiante di ossidi e solfuri di magnesio, bario, alluminio e ferro.

2. Rafforzare la rimozione e la filtrazione delle scorie

• "Copertura multipla" può ridurre il contatto tra ferro fuso e aria durante la fusione e il versamento, abbassando il contenuto di ossigeno; La "rimozione frequente delle scorie" può raccogliere ossidi e solfuri residui per ottenere la separazione del ferro da ferro;

• Una scottatura che raccoglie il mestolo con un filtro è installata nel sistema di versamento per evitare che le scorie solide e liquide entrassero nella cavità dello stampo, stabilizzano il flusso di ferro fuso per ridurre le scorie di ossidazione secondaria e promuovere la galleggiatura delle particelle di scorie.

Vi. Controllo della segregazione degli elementi dannosi e formazione di inclusione

• Ridurre gli elementi di segregazione dei confini del grano ： Controlla rigorosamente il contenuto di elementi soggetti a segregazione come manganese, antimonio, stagno, arsenico e titanio;

• Ridurre gli elementi di ossido e solfuro che formano ： Elementi come calcio, bario, alluminio, magnesio e terre rare formano facilmente ossidi e solfuri, quindi il loro contenuto dovrebbe essere ragionevolmente ridotto.

Vii. Selezione di nodulizer e inoculanti speciali

I nodirizzatori e gli inoculanti per la produzione di ferro duttile resistente all'impatto a bassa temperatura devono seguire tre principi:

• Nodularizzazione stabile e effetti di inoculazione ： La deviazione dei componenti nodulizer (come magnesio, terra rara, calcio, bario) deve essere ≤ ± 0,3%. Nel frattempo, garantire la stabilità della temperatura di ferro fusa, del contenuto di zolfo e ossigeno e processi operativi (come la velocità e la posizione di tocco) per evitare il tapping lento che fa impazzare il ferro fuso per avere un impatto diretto sul nodizer.

  
  

• Forte capacità di grafitizzazione ： Il magnesio e le terre rare sono elementi nodularizzatori principali ma tendono a formare freddo. È necessario utilizzare il magnesio come componente principale, integrato da terre rare e abbinata a forti elementi grafitizzanti come calcio, bario e bismuto.

  
  

• Abilità a basso contenuto di scorie ： Ridurre il contenuto di scorie in nodulizer e inoculanti (come ossido di magnesio, ossidi di terre rare, ecc.) E controllano il contenuto di calcio e bario (entrambi hanno una forte capacità di formazione delle scorie).

Viii. Balancing the Contradiction in Nodularizing Element Dosage

Vi è una contraddizione tra il dosaggio di elementi come magnesio, terre rara, calcio e bario in nodulizer e inoculanti e effetto di nodularizzazione e prestazioni di impatto a bassa temperatura: un dosaggio eccessivo porterà ad elementi residui elevati, aumento del ossido e scorie di solfuro e ridotte prestazioni di impatto; Il dosaggio insufficiente influenzerà l'effetto di nodularizzazione e la struttura della matrice. Pertanto, è necessario selezionare accuratamente nodulizer speciali, inoculanti e processi di supporto in base alla qualità del ferro fuso, alle dimensioni della fusione, alla forma, allo spessore delle pareti e al tempo di versare per raggiungere l'equilibrio del dosaggio.

Profilo dell'autore del blog

Dawn | Piarla e consulente per l'approvvigionamento
18 anni nelle trincee della fonderia mi danno un vantaggio: so come la chimica di Pig Iron influisce sulla qualità della fusione e può risolvere i difetti come crepe e porosità. Con una ghisa da 1 m MT/anno e una produzione di fusione da 60.000 MT/anno dalla nostra fabbrica interna, oltre a 200+ fornitori verificati sulla nostra piattaforma, offriamo confronti rapidi dei prezzi. Aspettatevi una risposta di richiesta di 24 ore: il mio obiettivo? Non solo accordi di chiusura, ma essere il tuo partner di riferimento nel mondo della fonderia.

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