Il ruolo degli elementi comunemente usati in ghisa grigia
1.Carbonio e silicio: il carbonio e il silicio sono elementi che promuovono fortemente la grafitizzazione. Il carbonio equivalente può essere utilizzato per illustrare i loro effetti sulla struttura metallografica e sulle proprietà meccaniche della ghisa grigia. L’aumento del carbonio equivalente fa sì che le scaglie di grafite diventino più grossolane, aumentino di numero e diminuiscano di resistenza e durezza. Al contrario, la riduzione del carbonio equivalente può ridurre il numero di grafiti, affinare la grafite e aumentare il numero di dendriti primari di austenite, migliorando così le proprietà meccaniche della ghisa grigia. Tuttavia, la riduzione del carbonio equivalente porterà ad una diminuzione delle prestazioni di fusione.
2.Manganese: il manganese stesso è un elemento che stabilizza i carburi e ostacola la grafitizzazione. Ha l'effetto di stabilizzare e affinare la perlite nella ghisa grigia. Nell'intervallo da Mn=0,5% a 1,0%, l'aumento della quantità di manganese contribuisce a migliorare la resistenza e la durezza.
3.Fosforo: quando il contenuto di fosforo nella ghisa supera lo 0,02%, può verificarsi eutettico di fosforo intergranulare. La solubilità del fosforo nell'austenite è molto piccola. Quando la ghisa solidifica, il fosforo rimane sostanzialmente nel liquido. Quando la solidificazione eutettica è quasi completa, la composizione della fase liquida rimanente tra i gruppi eutettici è prossima alla composizione eutettica ternaria (Fe-2%, C-7%, P). Questa fase liquida solidifica a circa 955 ℃. Quando la ghisa solidifica, molibdeno, cromo, tungsteno e vanadio vengono tutti segregati nella fase liquida ricca di fosforo, aumentando la quantità di eutettico del fosforo. Quando il contenuto di fosforo nella ghisa è elevato, oltre agli effetti dannosi dell'eutettico del fosforo stesso, ridurrà anche gli elementi di lega contenuti nella matrice metallica, indebolendo così l'effetto degli elementi di lega. Il liquido eutettico al fosforo è pastoso attorno al gruppo eutettico che si solidifica e cresce, ed è difficile reintegrarlo durante il ritiro da solidificazione e il getto ha una maggiore tendenza a ritirarsi.
4.Zolfo: riduce la fluidità del ferro fuso e aumenta la tendenza dei getti a rompersi a caldo. È un elemento dannoso nei getti. Pertanto, molte persone pensano che minore è il contenuto di zolfo, meglio è. Infatti, quando il contenuto di zolfo è ≤0,05%, questo tipo di ghisa non funziona con l'inoculante ordinario che utilizziamo. Il motivo è che l'inoculazione decade molto rapidamente e spesso nei rigetti compaiono macchie bianche.
5.Rame: il rame è l'elemento legante più comunemente aggiunto nella produzione di ghisa grigia. Il motivo principale è che il rame ha un basso punto di fusione (1083 ℃), è facile da fondere e ha un buon effetto legante. La capacità di grafitizzazione del rame è circa 1/5 di quella del silicio, quindi può ridurre la tendenza della ghisa ad avere una colata bianca. Allo stesso tempo, il rame può anche ridurre la temperatura critica della trasformazione dell’austenite. Pertanto, il rame può favorire la formazione di perlite, aumentare il contenuto di perlite, raffinare la perlite e rafforzare la perlite e la ferrite al suo interno, aumentando così la durezza e la resistenza della ghisa. Tuttavia, maggiore è la quantità di rame, meglio è. La quantità appropriata di rame aggiunto è compresa tra lo 0,2% e lo 0,4%. Quando si aggiunge una grande quantità di rame, l'aggiunta contemporanea di stagno e cromo è dannosa per le prestazioni di taglio. Ciò causerà la produzione di una grande quantità di struttura di sorbite nella struttura della matrice.
6.Cromo: l'effetto legante del cromo è molto forte, principalmente perché l'aggiunta di cromo aumenta la tendenza del ferro fuso ad avere una dominante bianca e la fusione è facile da restringere, con conseguente spreco. Pertanto, la quantità di cromo dovrebbe essere controllata. Da un lato si spera che il ferro fuso contenga una certa quantità di cromo per migliorare la resistenza e la durezza della fusione; d'altro canto, il cromo è strettamente controllato al limite inferiore per evitare che il getto si contragga e provochi un aumento del tasso di scarto. L'esperienza tradizionale sostiene che quando il contenuto di cromo del ferro fuso originale supera lo 0,35%, ciò avrà un effetto fatale sulla fusione.
7. Molibdeno: il molibdeno è un tipico elemento che forma composti e un forte elemento stabilizzante perlite. Può affinare la grafite. Quando ωMo<0,8%, il molibdeno può raffinare la perlite e rafforzare la ferrite nella perlite, migliorando così efficacemente la resistenza e la durezza della ghisa.
È necessario notare diversi problemi relativi alla ghisa grigia
1. Aumentare il surriscaldamento o estendere il tempo di mantenimento può far scomparire i nuclei eterogenei esistenti nella massa fusa o ridurne l'efficacia, riducendo il numero di grani di austenite.
2. Il titanio ha l'effetto di affinare l'austenite primaria nella ghisa grigia. Perché i carburi, i nitruri e i carbonitruri di titanio possono servire come base per la nucleazione dell'austenite. Il titanio può aumentare il nucleo dell'austenite e affinare i grani di austenite. D'altra parte, quando c'è un eccesso di Ti nel ferro fuso, l'S nel ferro reagirà con Ti invece che con Mn per formare particelle di TiS. Il nucleo di grafite del TiS non è efficace quanto quello dell'MnS. Pertanto, la formazione del nucleo di grafite eutettica viene ritardata, aumentando così il tempo di precipitazione dell'austenite primaria. Vanadio, cromo, alluminio e zirconio sono simili al titanio in quanto sono facili da formare carburi, nitruri e carbonitruri e possono diventare nuclei di austenite.
3.Ci sono grandi differenze negli effetti dei vari inoculanti sul numero di cluster eutettici, che sono organizzati nel seguente ordine: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Il FeSi contenente Sr o Ti ha un effetto più debole sul numero di cluster eutettici. Gli inoculanti contenenti terre rare hanno l'effetto migliore e l'effetto è più significativo se aggiunti in combinazione con Al e N. Il ferrosilicio contenente Al e Bi può aumentare notevolmente il numero di cluster eutettici.
4. I grani di crescita simbiotica bifase grafite-austenite formati con nuclei di grafite al centro sono chiamati cluster eutettici. Aggregati di grafite submicroscopici, particelle residue di grafite non fusa, rami primari di scaglie di grafite, composti ad alto punto di fusione e inclusioni di gas che esistono nel ferro fuso e possono essere i nuclei della grafite eutettica sono anche i nuclei dei cluster eutettici. Poiché il nucleo eutettico è il punto di partenza della crescita del cluster eutettico, il numero di cluster eutettici riflette il numero di nuclei che possono trasformarsi in grafite nel liquido di ferro eutettico. I fattori che influenzano il numero di cluster eutettici includono la composizione chimica, lo stato centrale del ferro fuso e la velocità di raffreddamento.
La quantità di carbonio e silicio nella composizione chimica ha un'influenza importante. Quanto più il carbonio equivalente è vicino alla composizione eutettica, tanto più ci sono cluster eutettici. S è un altro elemento importante che influenza i cluster eutettici della ghisa grigia. Un basso contenuto di zolfo non favorisce l'aumento dei cluster eutettici, poiché il solfuro nel ferro fuso è una sostanza importante del nucleo di grafite. Inoltre, lo zolfo può ridurre l’energia interfacciale tra il nucleo eterogeneo e la massa fusa, in modo che possano essere attivati più nuclei. Quando W (S) è inferiore allo 0,03%, il numero di cluster eutettici viene significativamente ridotto e l'effetto dell'inoculazione viene ridotto.
Quando la frazione di massa di Mn è entro il 2%, la quantità di Mn aumenta e il numero di cluster eutettici aumenta di conseguenza. Nb è facile da generare composti di carbonio e azoto nel ferro fuso, che agisce come un nucleo di grafite per aumentare i cluster eutettici. Ti e V riducono il numero di cluster eutettici perché il vanadio riduce la concentrazione di carbonio; il titanio cattura facilmente S in MnS e MgS per formare solfuro di titanio e la sua capacità di nucleazione non è efficace come MnS e MgS. N nel ferro fuso aumenta il numero di cluster eutettici. Quando il contenuto di N è inferiore a 350 x10-6, ciò non è ovvio. Superato un certo valore il sottoraffreddamento aumenta, aumentando così il numero di cluster eutettici. L'ossigeno nel ferro fuso forma facilmente varie inclusioni di ossido come nuclei, quindi all'aumentare dell'ossigeno aumenta il numero di cluster eutettici. Oltre alla composizione chimica, un importante fattore d'influenza è lo stato centrale della fusione eutettica. Il mantenimento di una temperatura elevata e il surriscaldamento per un lungo periodo causeranno la scomparsa o la diminuzione del nucleo originale, la riduzione del numero di cluster eutettici e l'aumento del diametro. Il trattamento di inoculazione può migliorare notevolmente lo stato centrale e aumentare il numero di cluster eutettici. La velocità di raffreddamento ha un effetto molto evidente sul numero di cluster eutettici. Più veloce è il raffreddamento, più cluster eutettici ci sono.
5. Il numero di cluster eutettici riflette direttamente lo spessore dei grani eutettici. In generale, la grana fine può migliorare le prestazioni dei metalli. Con la premessa della stessa composizione chimica e tipo di grafite, all'aumentare del numero di cluster eutettici, aumenta la resistenza alla trazione, poiché i fogli di grafite nei cluster eutettici diventano più fini all'aumentare del numero di cluster eutettici, il che aumenta la resistenza. Tuttavia, all'aumentare del contenuto di silicio, il numero dei gruppi eutettici aumenta sensibilmente, ma diminuisce invece la resistenza; la resistenza della ghisa aumenta con l'aumento della temperatura di surriscaldamento (fino a 1500 ℃), ma in questo momento il numero di gruppi eutettici diminuisce in modo significativo. La relazione tra la legge di variazione del numero di gruppi eutettici causata dal trattamento di inoculazione a lungo termine e l'aumento della forza non ha sempre lo stesso andamento. La resistenza ottenuta dal trattamento di inoculo con FeSi contenente Si e Ba è superiore a quella ottenuta con CaSi, ma il numero di gruppi eutettici della ghisa è molto inferiore a quello del CaSi. Con l'aumento del numero dei gruppi eutettici aumenta la tendenza al ritiro della ghisa. Per prevenire la formazione di ritiro in piccole parti, il numero di gruppi eutettici dovrebbe essere controllato al di sotto di 300~400/cm2.
6. L'aggiunta di elementi di lega (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) che promuovono il sottoraffreddamento negli inoculanti grafitati può migliorare il grado di sottoraffreddamento della ghisa, affinare i grani, aumentare la quantità di austenite e promuovere la formazione di perlite. Gli elementi tensioattivi aggiunti (Te, Bi, 5b) possono essere adsorbiti sulla superficie dei nuclei di grafite per limitare la crescita della grafite e ridurre le dimensioni della grafite, in modo da raggiungere lo scopo di migliorare le proprietà meccaniche complete, migliorare l'uniformità e aumentare la regolamentazione organizzativa. Questo principio è stato applicato nella pratica di produzione della ghisa ad alto contenuto di carbonio (come le parti dei freni).
Orario di pubblicazione: 05-giu-2024
