Применение ковкого чугуна в высокоскоростных железных дорогах
2024-12-23 12:06:51 просмотров:0
I. Применение ковкого чугуна в высокоскоростном железнодорожном транспорте
Отливки из ковкого чугуна, обладающие превосходной прочностью на разрыв и пределом текучести, хорошей ударной вязкостью и вязкостью разрушения, исключительной износостойкостью и коррозионной стойкостью, а также способностью выдерживать высокие нагрузки и трение, широко используются в производстве высокоскоростных рельсов. компоненты.
Буксы высокоскоростных железнодорожных тележек, корпуса и торцевые крышки высокоскоростных железнодорожных тяговых двигателей, а также кожухи коробок передач и тормозные детали высокоскоростных железнодорожных поездов изготовлены из ударопрочного сверхнизкотемпературного ковкого чугуна. Как правило, они изготавливаются из низкотемпературных ударостойких материалов QT400 - 18AL (-50 °C, -60 °C).
II. Стандарты материалов для компонентов высокоскоростных рельсов из ковкого чугуна
QT400 - 18AL (-50 °C, -60 °C) ударопрочный низкотемпературный материал, требования к материалу:
- Стандарт материала: 400 - 18AL
- Предел прочности: ≥ 400 МПа
- Предел текучести: ≥ 240 МПа
- Удлинение: ≥ 18%
- Твердость HBW: 130 - 150
- Значение воздействия низких температур: -50 °C, -60 °C.
- Энергия удара: 12 Дж/см².
- Требования к структуре металлографической матрицы:
- Степень сфероидизации: выше 90%
- Количество графитовых узелков: ≥ 100 узелков/мм².
- Структура матрицы: 100% феррит.
- Размер графита: класс 6 - 7
- Отсутствие фосфорной эвтектики и карбида
100% ферритовая матрица является основным условием улучшения ударопрочности ковкого чугуна при низких температурах. Даже 1–2% перлита приведет к снижению ударопрочности при низких температурах. Для ферритного ковкого чугуна отожженный полностью ферритовый ковкий чугун с низким содержанием фосфора и кремния имеет наилучшую ударную вязкость при низких температурах.
Степень сфероидизации 90% - 95% является необходимым условием для обеспечения значения ударной вязкости при низких температурах. Трещины в ковком чугуне расширяются по границам узелков. Чем круглее узелки, тем меньше вероятность возникновения трещин. Следовательно, чем выше степень сфероидизации, тем больше преимуществ для улучшения ударных характеристик, усталостной прочности и других характеристик динамических нагрузок.
Влияние количества графитовых конкреций на низкотемпературное воздействие: Небольшое количество графитовых конкреций полезно для улучшения верхнего предела ударных характеристик; большое количество графитовых конкреций способствует улучшению ударных характеристик при низких температурах. Для букс тележек с толщиной основной стенки 30 мм целесообразна плотность 100–200 узелков/мм². Эвтектика фосфора и карбид на границах зерен значительно уменьшают энергию поглощения низкотемпературного удара ковким чугуном.
III. Процесс производства букс из ковкого чугуна для высокоскоростных железных дорог
1. Требования к сырому расплавленному чугуну
Химический состав сырого расплавленного железа до реакции сфероидизации:
- С: 3,9% - 3,98%
- Си: 0,65% - 0,75%
- В: 0,75% - 0,83%
- Мн: ≤ 0,10%
- П: ≤ 0,025%
- С: ≤ 0,015%
- Если: ≤ 0,015%
- Кр: ≤ 0,015%
- Другие следовые сплавы: ≤ 0,01%
Уровень содержания Si напрямую влияет на предел прочности и ударную вязкость; когда восстановление Si не может удовлетворить требования прочности, метод добавления Ni используется для решения проблемы недостаточной прочности, вызванной восстановлением Si. (Ni добавлен в этот план)
2. Сырье
- Чугун: использование высококачественного чугуна, поставляемого Tiegu. Суммарный контроль микроэлементов в химическом составе чугуна ≤ 0,10%.
- Стальной лом: используется углеродистый стальной лом.
- Весь стальной лом нельзя смешивать с грязью. Цветные металлы или любые посторонние материалы, не должно быть чрезмерной ржавчины и коррозии.
- Содержание P и S не превышает 0,030%.
- Массовая доля Cr не превышает 0,1%.
- Массовая доля Cu не превышает 0,1%.
- Науглероживатель: Высокотемпературный полностью графитированный науглероживатель, C ≥ 98,5%, S ≤ 0,1%, N ≤ 0,03.
При составлении смеси используется больше сырого чугуна, меньше стального и возвратного лома, а расчет делается максимально приближенным к идеальному химическому составу, оставляющему небольшое пространство для тонкой настройки. Цель добавления большего количества сырого чугуна состоит в том, чтобы обеспечить количество исходных графитовых сердечников и в то же время уменьшить количество добавляемого науглероживателя и увеличение количества серы, вызванное науглероживанием. Общая формула такова: сырой чугун составляет 88–92%, стальной лом — 8–11%, ферросилиций — 1,7–2,0%, науглероживатель — 0,2–0,24%.
- Сфероидизирующий агент:
- Бренд: Лантаноидный сфероидизатор Ла-1
- Мг: 6 - 6,5%
- В: 1,0 - 1,2%
- И: 43 - 44%
- CA: 2,2 - 2,5%
- BA: 1 - 1,5%
- MGO: <0,5
- Гранулярность: 5 - 20 мм
- Сумма добавления: 1,2 - 1,3%
- Инокулянт: используется длинный композитный инокулянт.
- Первичная инокуляция: кремниевый барий J - 4
- SI: 68 - 70%
- BA: 4,5 - 5,5%
- AL: <1,0%
- Гранулярность: 3 - 8 мм
- Сумма добавления: 0,8 - 1,0%
- Вторичная инокуляция: кремниевый барий J - 3
- SI: 68 - 70%
- BA: 2,5 - 3,5%
- AL: <1,0%
- Гранулярность: 1 - 3 мм
- Сумма добавления: 0,2 - 0,4%
- Прививка тундиша: кремниевый висмут J - 1
- SI: 70 - 72%
- BA: 1 - 1,5%
- CA: 2 - 3%
- BI: 1,5 - 2,5%
- Al: <0,8%
- Гранулярность: 0,2 - 0,7 мм
- Сумма добавления: 0,1%
Инокулянт должен иметь сильный эффект, способствующий графитам, может поддерживать долгое время и имеет высокую и стабильную скорость поглощения. Следовательно, инокуляция делится на фронтальную прививку печи, инокуляцию ковша и прививка тундиша, все из которых являются незаменимыми.
На фронте печи используется анти-декоративно-боковое, и во время залива используется биосодержащий инокулянт для улучшения условия сфероидизации в центральной части поперечного сечения, создавая диаметр узелка Небольшой, номера узелков крупно, и увеличивает содержание феррита и улучшает производительность.
3. Процесс плавления
Процесс плавления пластичного железа в основном одинаково. Температура плавления обычно контролируется при от 1450 до 1520 ° C, высокотемпературная стоянка, температура контролируется при 1520 до 1550 ° C, время стояния составляет около 5 минут, температура постукивания составляет от 1480 до 1500 ° C, а наливка- Температура составляет 1420 ° C.
После высокотемпературного стояния, когда температура печи падает до 1480 ° C - 1500 ° C, расплавленное железо поступает, а обработка сфероидации выполняется. После того, как реакция вот -вот закончится, шлак удаляется в 2 - 3 раза.
4. Химический состав после реакции сфероидации
- C: 3,50 - 3,80%
- SI: 2,05 - 2,15%
- Мг: 0,035 - 0,045%
- LA: 0,005 - 0,009%
- В: 0,75 - 0,83%
- Мн: ≤ 0,10%
- П: ≤ 0,025%
- S: ≤ 0,01%
- If: ≤ 018%
- CR: ≤ 0,023%
- Другие элементы сплава: ≤ 0,01%
Прочность на растяжение: 405 - 415 PMA
Сила урожайности: 260 - 275 PMA
Удлинение: 18% - 23%
Сфероидизм класс: 1 - 2
Энергия поглощения удара: 13 - 15 J
Все соответствуют техническим требованиям этого материала бренда.
IV Ключевые моменты инъекции лечения сфероидализацией
Следует гарантировать, что выбранные сфероидизирующие агенты, инокуляты и т. Д. Были чистыми и свободными от включений, примесей, оксидов и т. Д. Эти вещества не могут быть полностью удалены путем удаления шлака после лечения сфероидацией и в конечном итоге попадут в литье и вызывают дефекты.
- Температурное колебание обработки сфероидизации контролируется в пределах ± 15 ° C.
- Используйте ковш с плотиной. Соотношение глубины h ковла к внутреннему диаметру ∮: h: ∮ ≥ 1,5 - 2,0 (фактическая глубина расплавленного железа и внутренний диаметр во время обработки).
- После добавления сфероидационных агентов, инокулянтов, покрывающих агентов и других материалов с использованием обработки типа плотины, плотина должна быть не менее 20 мм выше.
- Ковры используются попеременно. Перед использованием ковли тщательно высушивают, и, если необходимо, они предварительно нагреваются.
- Заказ упаковки - это сфероидизирующий агент, инокулянт, а вершина покрыта покрывающим агентом или железными заявками, которые должны быть нарушены, чтобы не оставлять пробелов.
- Как правило, оптимальное время реакции на сфероидизацию составляет от 1 до 1,5 минуты. Отрегулируйте компактность сплава и толщину покрывающего материала в соответствии с временем реакции.
- Инокулянт, покрывающий сфероидизирующий агент, составляет 40-60%от общего числа (все добавленные инокулянты), на ковш -инокулянт составляют 30%, а инокулянт Тундиш составляет 10 - 15%.
- Время заливки, от конца сфероидизации до конца, контролируется в течение 13 минут.
V. Высокотемпературная термообработка
Для получения QT400 -18AL (-50 ° C, -60 ° C) материала с низким воздействием на низкую температуру содержание феррита в матрице должно составлять 100%. Поскольку определенное количество Ni добавляется для увеличения прочности, следовое количество перлит неизбежно будет произведено. Цель высокотемпературной термообработки состоит в том, чтобы полностью преобразовать перлит в аустенит, а затем медленно охлаждать в соответствии со стабильной фазовой трансформацией, чтобы достичь полного превращения перритма в феррит, чтобы достичь 100% ферритового матрица.
Благодаря высокой температурной обработке высокой температуры 870 ° C, существует влияние на прочность на растяжение, силу доходности и энергию поглощения воздействия, но не оказывает никакого влияния на удлинение. Высокая температурная обработка 870 ° C снижает прочность на растяжение на 5 МПа, но увеличивает энергию поглощения воздействия на 3 J, что может соответствовать требованиям. Следовательно, при создании QT400 -18AL (-50 ° C, -60 ° C) применяется отлива материала с низким температурой, процесс термолевой обработки высокой температуры 870 ° C.
VI Меры предосторожности
- Для обеспечения низкого температурного воздействия требуется 100% ферритового матрица, но 100% феррита трудно обеспечить прочность на растяжение 400 МПа. Необходимо выполнить укрепление твердого раствора на своей матрице, чтобы улучшить прочность на растяжение. Это требует использования относительно высокого содержания Si в химическом составе или добавления элементов сплава, таких как Ni, для укрепления феррита для удовлетворения требования 400 МПа.
- Укрепление феррита часто приводит к повышению температуры перехода в пластичной зрелище и снижению значения воздействия низкой температуры. Следовательно, необходимо скорректировать взаимосвязь между прочностью растяжения и низким значением воздействия, которое ограничивает друг друга, и изучить решения.
- Когда металлографическая структура является относительно совершенной и в основном соответствует требованиям, для дальнейшего улучшения значения воздействия низкого температуры зависит от очистки границ зерна. В настоящее время, как очистить границы зерна, станет ключевым фактором для обеспечения низкого уровня воздействия.
- Ударные характеристики пластичного железа уменьшаются с уменьшением температуры, что является неотъемлемой характеристикой пластичного железа. Чтобы обеспечить безопасную работу деталей при низких температурах, необходимо обеспечить не только значение воздействия при низких температурах, но и кривая температуры пластичного перехода, то есть к кривой воздействия, изменяющемуся при температуре. Чем платит кривая, тем безопаснее она. Большое колебание значения воздействия, вызванное небольшим изменением температуры, не рекомендуется.
Если у вас есть требования к высокоскоростным рельс-компонентам, вы можете связаться с Tiegu. Tiegu специализируется на производстве и поставке различных видов прокладок железных отливок и отлитых железных отличных камер разных брендов. Наши продукты включают отливки клапанов вакуумных насосов, отливки для высокоскоростных рельсов, сельскохозяйственное оборудование, автомобильные детали, строительные материалы и так далее. Мы предоставляем глобальным клиентам общие решения и универсальные услуги для формирования и обработки металлов.Нажмите, чтобы просмотреть продукты для кастинга.
Предыдущий: Анализ рынка высокочистого чугуна
