고속철도에 연성철 적용
2024-12-23 12:06:51 조회수：0
I. 고속철도에 연성철을 적용하는 방법
인장강도와 항복강도가 우수하고, 충격인성과 파괴인성이 우수하며, 내마모성과 내식성이 우수하고, 고하중과 마찰에 견디는 능력을 갖춘 연성주철은 고속철도 생산에 널리 사용됩니다. 구성 요소.
고속철도 대차의 액슬 박스, 고속철도 견인 모터의 하우징 및 엔드 커버, 고속철도 열차의 기어박스 케이싱 및 브레이크 구성품은 모두 초저온 충격 방지 연성주철 주물입니다. 일반적으로 QT400 - 18AL(-50°C, -60°C) 저온충격 재질로 제작됩니다.
II. 고속철도 연성철 부품의 재료 표준
QT400 - 18AL(-50°C, -60°C) 저온 충격 방지 소재, 소재 요구 사항:
- 재료 표준: 400 - 18AL
- 인장 강도: ≥ 400Mpa
- 항복 강도: ≥ 240Mpa
- 신장: ≥ 18%
- 경도 HBW: 130 - 150
- 저온 충격 값: -50°C, -60°C
- 충격 에너지: 12J/cm²
- 금속 조직 매트릭스 구조 요구 사항:
- 구형화율: 90% 이상
- 흑연 결절 수: ≥ 100 결절/mm²
- 매트릭스 구조: 100% 페라이트
- 흑연 크기: 등급 6 - 7
- 인 공융 및 탄화물 없음
100% 페라이트 매트릭스는 연성철의 저온 충격 값을 향상시키기 위한 주요 조건입니다. 1% - 2% 펄라이트라도 저온 충격 값이 감소합니다. 페라이트 연성철의 경우, 저인 및 저규소 소둔 완전 페라이트 연성철이 저온 충격 값이 가장 좋습니다.
90%~95%의 구형화율은 저온 충격 값을 보장하는 데 필요한 조건입니다. 연성철의 균열은 결절 경계를 따라 확장됩니다. 결절이 둥글수록 균열이 발생할 가능성이 줄어듭니다. 따라서 구상화율이 높을수록 충격성능, 피로강도 및 기타 동하중 성능 향상에 유리합니다.
저온 충격에 대한 흑연 결절 수의 영향: 적은 수의 흑연 결절은 충격 성능의 상한을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 많은 수의 흑연 단괴는 저온 충격 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다. 주벽 두께가 30mm인 대차 축 박스의 경우 100 - 200노듈/mm²가 적합합니다. 결정립계의 인 공융 및 탄화물은 연성철의 저온 충격 흡수 에너지를 크게 감소시킵니다.
III. 고속철도 연성철 액슬박스 생산공정
1. 생철의 요구사항
구상화 반응 전 원료 용선의 화학적 조성:
- C: 3.9% - 3.98%
- Si: 0.65% - 0.75%
- 에서: 0.75% - 0.83%
- 망간: ≤ 0.10%
- P: 0.025% 이하
- 에스: ≤ 0.015%
- 만약: ≤ 0.015%
- 크롬: ≤ 0.015%
- 기타 미량 합금: ≤ 0.01%
Si 함량 수준은 인장 강도와 충격 값에 직접적인 영향을 미칩니다. Si를 환원하여 강도 요구 사항을 충족할 수 없는 경우 Ni를 첨가하는 방법을 사용하여 Si 환원으로 인한 강도 부족 문제를 해결합니다. (이 계획에는 Ni가 추가됩니다)
2. 원자재
- 선철 : Tiegu에서 공급하는 고품질 선철을 사용합니다. 선철의 화학 성분 중 미량원소의 총 제어율은 0.10% 이하입니다.
- 고철 : 탄소 고철을 사용합니다.
- 모든 고철은 흙과 섞여서는 안 됩니다. 비철금속이나 각종 이물질이 있을 것, 과도한 녹 및 부식이 없을 것.
- P와 S 함량은 모두 0.030% 이하입니다.
- Cr의 질량 분율은 0.1%보다 크지 않습니다.
- Cu의 질량 분율은 0.1%보다 크지 않습니다.
- 침탄기: 고온 완전 흑연화 침탄기, C ≥ 98.5%, S ≤ 0.1%, N ≤ 0.03.
혼합물을 공식화할 때 원료 선철이 더 많이 사용되고, 고철과 회수 스크랩이 덜 사용되며, 이상적인 화학 조성에 최대한 가깝게 계산되어 작은 양의 미세 조정 공간이 남습니다. 원료 선철을 더 첨가하는 목적은 원래 흑연 코어 수를 보장하는 동시에 첨가되는 침탄제의 양과 침탄제로 인한 황 증가를 줄이는 것입니다. 일반적인 공식은 원료철이 88%~92%, 고철이 8%~11%, 페로실리콘이 1.7%~2.0%, 침탄제가 0.2%~0.24%를 차지한다는 것입니다.
- 구형화제:
- 상표: 란타나이드 구상화제 La - 1
- 마그네슘: 6 - 6.5%
- : 1.0 - 1.2%
- 그리고: 43 - 44%
- 칼슘: 2.2 - 2.5%
- 바: 1 - 1.5%
- MgO: < 0.5
- 입도: 5 - 20mm
- 추가금액 : 1.2~1.3%
- 접종제 : 지속형 복합 접종제를 사용합니다.
- 1차 접종: 실리콘 바륨 J - 4
- 그리고: 68 - 70%
- 바: 4.5 - 5.5%
- AL: < 1.0%
- 입도: 3 - 8mm
- 첨가량 : 0.8~1.0%
- 2차 접종: 실리콘바륨 J - 3
- 그리고: 68 - 70%
- 바: 2.5 - 3.5%
- AL: < 1.0%
- 입도: 1 - 3mm
- 첨가량 : 0.2~0.4%
- 턴디쉬 접종: 실리콘 비스무트 J - 1
- 및: 70 - 72%
- 바: 1 - 1.5%
- 칼슘: 2~3%
- 바이: 1.5 - 2.5%
- AL: < 0.8%
- 세분성: 0.2 - 0.7mm
- 추가금액 : 0.1%
접종제는 강력한 흑연 촉진 효과가 있어야 하며, 장기간 유지할 수 있고, 높고 안정적인 흡수율을 가져야 합니다. 따라서 접종은 로전면접종, 레이들접종, 턴디시접종으로 나누어지며 모두 필수이다.
로전단에는 고Ba 부패방지, 지속형 접종제를 사용하고, 주입시 Bi 함유 접종제를 사용하여 단면 중앙부의 구상화 상태를 개선하여 노듈 직경을 갖게 함 작고 결절 수가 크고 페라이트 함량이 증가하고 주조 성능이 향상됩니다.
3. 용융과정
연성철의 용융 과정은 기본적으로 동일합니다. 용융온도는 일반적으로 1450~1520℃, 고온 방치, 온도는 1520~1550℃, 방치시간은 약 5분, 태핑온도는 1480~1500℃, 주입 온도는 1420 °C입니다.
고온 방치 후, 로 온도가 1480°C~1500°C로 떨어지면 용선을 출탕하여 구상화 처리를 진행합니다. 반응이 거의 종료되면 슬래그를 2~3회 제거합니다.
4. 구형화 반응 후의 화학 조성
- C: 3.50 - 3.80%
- Si: 2.05 - 2.15%
- 마그네슘: 0.035 - 0.045%
- 답: 0.005 - 0.009%
- 함유량: 0.75 - 0.83%
- 망간: ≤ 0.10%
- P: 0.025% 이하
- S: 0.01% 이하
- 만약: ≤ 0.018%
- 크롬: ≤ 0.023%
- 기타 합금 원소: ≤ 0.01%
인장 강도: 405 - 415PMa
항복 강도: 260 - 275PMa
신장: 18% - 23%
구형화 등급: 1 - 2
충격 흡수 에너지: 13~15J
모두 이 브랜드 소재의 기술적 요구 사항을 충족합니다.
IV. 침지 구상화 처리의 포인트
선택된 구상화제, 접종제 등이 순수하고 개재물, 불순물, 산화물 등이 없는지 확인해야 합니다. 이러한 물질은 구상화 처리 후 슬래그 제거로 완전히 제거할 수 없으며 결국 주물에 유입되어 결함을 유발하게 됩니다.
- 구상화 처리의 온도 변동은 ±15°C 이내로 제어됩니다.
- 댐이 있는 국자를 사용하세요. 레이들의 깊이 h와 내경 ∮의 비율: H: ∮ ≥ 1.5 - 2.0(실제 용선 깊이와 처리 중 내경).
- 댐형 처리를 사용하여 구형화제, 접종제, 피복제 및 기타 재료를 첨가한 후 댐은 최소 20mm 더 높아야 합니다.
- 국자는 교대로 사용됩니다. 사용하기 전에 국자를 완전히 건조시키고 필요한 경우 예열합니다.
- 포장 순서는 구상화제, 접종제이며 윗부분은 피복재나 철제 파일로 덮고 틈이 생기지 않도록 탬핑을 해야 합니다.
- 일반적으로 구형화를 위한 최적의 반응 시간은 1~1.5분입니다. 반응시간에 따라 합금의 치밀도와 피복재의 두께를 조절합니다.
- 구상화제를 덮고 있는 접종제는 전체의 40~60%(모든 접종제 추가)를 차지하고, 레이들 접종제는 30%, 턴디쉬 접종제는 10~15%를 차지한다.
- 타설시간은 구상화 종료부터 종료까지 13분 이내로 조절된다.
V. 고온 열처리
QT400 - 18AL(-50°C, -60°C) 저온충격재를 생산하려면 매트릭스의 페라이트 함량이 100%가 되어야 합니다. 강도를 높이기 위해 일정량의 Ni를 첨가하므로 필연적으로 미량의 펄라이트가 생성됩니다. 고온 열처리의 목적은 펄라이트를 오스테나이트로 완전히 변환한 다음 안정된 상 변태에 따라 천천히 냉각하여 펄라이트가 페라이트로 완전히 변태되어 100% 페라이트 매트릭스를 달성하는 것입니다.
870°C 고온 열처리를 통해 인장강도, 항복강도, 충격흡수에너지에 영향을 주지만 연신율에는 영향을 미치지 않습니다. 870°C 고온 열처리로 인장강도는 5 MPa 감소하지만 충격 흡수 에너지는 3 J 증가하여 요구사항을 충족할 수 있습니다. 따라서 QT400 - 18AL(-50°C, -60°C) 저온 충격재 주물을 생산할 때 870°C 고온 열처리 공정을 채택한다.
6. 지침
- 저온 충격값을 확보하기 위해서는 100% 페라이트 매트릭스가 필요하지만, 100% 페라이트로는 400MPa의 인장강도를 확보하기 어렵다. 인장강도를 향상시키기 위해서는 매트릭스에 고용강화를 실시하는 것이 필요하다. 이를 위해서는 화학적 조성에 상대적으로 높은 Si 함량을 사용하거나 400MPa 요구 사항을 충족하도록 페라이트를 강화하기 위해 Ni와 같은 합금 원소를 추가해야 합니다.
- 페라이트 강화는 종종 연성-취성 전이 온도를 증가시키고 저온 충격 값을 감소시킵니다. 따라서 서로를 구속하는 인장강도와 저온 충격값의 관계를 조정하고 해결책을 모색할 필요가 있다.
- 금속 조직이 상대적으로 완벽하고 기본적으로 요구 사항을 충족하는 경우 저온 충격 값을 더욱 향상시키는 것은 결정립계 개재물의 정화에 따라 달라집니다. 이때 결정립계를 어떻게 정화하느냐가 저온 충격값을 확보하는 핵심 요소가 될 것이다.
- 연성철의 충격 성능은 온도가 감소함에 따라 감소하는데, 이는 연성철의 고유한 특성입니다. 저온에서 부품의 안전한 작동을 보장하기 위해서는 저온 충격값이 보장되어야 할 뿐만 아니라 연성-취성 전이온도 곡선, 즉 온도에 따라 충격값이 변화하는 곡선도 연구되어야 합니다. 곡선이 완만해질수록 더 안전합니다. 약간의 온도 변화로 인해 충격 값이 크게 변동하는 것은 바람직하지 않습니다.
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