Alaşımlar gibi değerli metaller eklemeden yüksek mukavemetli gri dökme demir parçalar nasıl üretilir?

Alaşımsız HT300 yüksek mukavemetli gri dökme demir üretmenin ayrıntılı proses akışı

Aşama 1: Malzemeler ve Eritme - Temel Atma

1. Seçilen fırın malzemeleri: pik demir: düşük iz element içeriği (Ti, V, As, Sb vb. gibi) ile karakterize edilen yüksek saflıkta pik demir veya yüksek kaliteli dökme pik demir kullanılır. Bu eser elementler grafitin morfolojisine müdahale edebilir ve bu da mukavemetin arttırılmasına yardımcı olmaz. Demir blok boyutu aynı olmalıdır. Hurda çelik: İlave oranının önemli ölçüde arttırılması gerekir; genellikle fırın yükünün %30 - %40'ını oluşturur. Damgalama parçaları, karbon çeliği atıkları vb. gibi düşük karbonlu, düşük kükürtlü temiz hurda çeliğin kullanımı, erimiş demirdeki karbonu ve yabancı maddeleri seyreltmeyi amaçlamaktadır. Geri dönüştürülmüş malzemeler: Stabil bileşim sağlamak için aynı markanın yolluklarını ve atık dökümlerini kullanın. Çok fazla yabancı maddenin girmesini önlemek için oranını ve temizliğini kesinlikle kontrol edin. 2. Doğru içerik hesaplaması: Temel fikir: Düşük karbon eşdeğeri. Amaç, karbon eşdeğerini (CE) %3,8 ila %4,0 gibi dar bir aralıkta sıkı bir şekilde kontrol etmektir. Karbon (C): Hedef değer %2,9 -%3,2 olarak belirlenmiştir. Yüksek oranda hurda çelik sayesinde karbon içeriğinin bastırılması. Silikon (Si): Fırındaki ilk silikon %1,2 -%1,5 oranında kontrol edilir ve sonraki inkübasyon işlemi için yeterli artan alan bırakılır. Manganez (Mn) ve kükürt (S) arasındaki denge çok önemlidir. Amaç, kükürt içeriğini %0,07 ile %0,12 arasında kontrol etmek ve ardından eklenen manganez miktarını %Mn ≈ 1,7 × %S+%0,3 formülüne göre hesaplamaktır. Buna göre manganez içeriği genellikle %0,8 ila %1,0 arasındadır. Bu, faydalı MnS bileşiklerinin oluşumunu sağlar ve perlit oluşumunu destekler. Fosfor (P): Fosfor, dökme demirin tokluğunu ve mukavemetini azaltabileceğinden kesinlikle %0,08'in altında sınırlandırılmalıdır. 3. Yüksek sıcaklıkta erime: Eşit bileşim ve hassas sıcaklık kontrolü sağlamak için eritme için orta frekanslı indüksiyon ocağı kullanılır. Dokunma sıcaklığı 1520 ° C'nin üzerinde olmalıdır. Yüksek sıcaklıkta eritmenin amacı erimiş demirin gaz (hidrojen, nitrojen) içeriğini tamamen azaltmaktır. Saf erimiş demir elde etmek için metalik olmayan kalıntıları tamamen yüzdürün. Daha sonraki işlemler ve dökme için yeterli ısı rezervi sağlayın.

Aşama 2: Ön fırın işlemi ve dökme - hassas kontrol

1. Fırın bileşenlerinin hızlı analizi ve ayarlanması: C, Si, Mn, P ve S'nin gerçek içeriğini hızlı bir şekilde elde etmek için spektral analiz veya termal analiz için demir sıvı numuneleri alın. Tüm elementlerin, özellikle de karbon eşdeğerinin hedef pencere içinde olduğundan emin olmak için sonuçlara göre ince ayar yapın. 2. Etkin kuluçka tedavisi: Bu, tüm sürecin ruhudur. Düşük karbonlu eşdeğer koşullar altında, erimiş demirin beyaz kalıba eğilimi son derece yüksektir ve güçlü aşılama yoluyla beyaz küfün ortadan kaldırılması ve grafitin rafine edilmesi gerekir. Aşılayıcıların seçimi: Ferrosilikon içeren stronsiyum (Sr) veya ferrosilikon içeren baryum (Ba) gibi çürümeye karşı güçlü dirence ve çekirdeklenme yeteneğine sahip aşılayıcıları seçin. Kuluçka süreci: Akış aşılama yönteminin benimsenmesi. Erimiş demirin potadan dökme kabına aktığı anda, 0,2-0,7 mm parçacık boyutuna sahip aşılayıcıları erimiş demir akışına eşit şekilde eklemek için özel bir aşılama besleyici kullanılır. İlave miktarı: %0,3 - %0,5 (erimiş demirin ağırlığına göre) arasında kontrol edilir. Etkisi: Anında inkübasyon, erimiş demirin katılaşmasından önce büyük miktarda grafit kristal çekirdekleri sağlayabilir, böylece A tipi grafit (ince pullar, düzgün dağılım) elde edilir ve kenarlarda sementitin görünümü etkili bir şekilde önlenir. Grafitin rafine edilmesi doğrudan matris perlitin rafine edilmesine yol açar. 3. Dökme ve soğutma kontrolü: Dökme sıcaklığı: Yeterli dolumun sağlanması amacıyla, genellikle 1320 ℉ ile 1350 ℉ arasında daha düşük bir dökme sıcaklığı kullanılır. Düşük sıcaklıkta döküm, aşırı soğutmayı artırmaya ve ötektik kümeleri iyileştirmeye yardımcı olur. Döküm işlemi: Tercih edilen yöntem, yüksek mukavemet elde etmede en etkili teknik olan kum kaplı demir dökümdür. Dış şekil olarak metal bir kalıp (demir tipi) kullanın ve çalışma yüzeyini 4-8 milimetre kalınlığında kum astarla kaplayın. Bu işlem, soğutma hızını büyük ölçüde artırabilir ve erimiş demirin hızlı katılaşmasını zorlayabilir. Hızlı soğutmanın faydaları: oldukça ince mürekkep pulları. Perlitin katmanlar arası aralığını büyük ölçüde iyileştirmek, mukavemeti arttırmanın anahtarıdır. Dökümün genel yapısını daha yoğun ve daha düzgün hale getirin. Soğuk demir kullanımı: Sıradan kum dökümü için, bu parçaların ince duvarlı parçalarla eşzamanlı olarak katılaşmasını sağlamak, büzülme ve gevşemeyi önlemek ve yerel yapıyı iyileştirmek için, dökümün kalın ve sıcak kısımlarına harici soğuk demirin makul bir şekilde yerleştirilmesi gerekir.

Üçüncü Aşama: İşlem Sonrası ve Denetim

1. Kum temizleme ve ısıl işlem: Döküm katılaştıktan sonra faz geçiş sıcaklığının altına inene kadar yeterli süre kalıpta bırakılır ve daha sonra aşırı iç gerilmeyi önlemek için kutu kumla doldurulur. Genellikle 520°C -550°C sıcaklıkta gerilim giderme tavlaması yapın, 2-4 saat bekletin ve ardından fırınla ​​soğutun. Özel dikkat: Tavlama sıcaklığı 720 ° C'yi geçmemelidir, aksi takdirde inci gibi ince pul küreselleşmeye uğrayacak ve bu da mukavemet ve sertliğin azalmasına neden olacaktır. 2. Sıkı kalite denetimi: Mekanik özellikler: Tek döküm veya bağlı test çubukları hat boyunca dökülür ve 300MPa'nın üzerinde stabilite sağlamak için çekme mukavemeti evrensel bir test makinesinde ölçülür. Metalografik inceleme: Numunenin veya test çubuğunun metalografik yapısını kontrol edin. Hedef organizasyon şu şekildedir: ≥ %95 ince katmanlı perlit+küçük, düzgün dağılmış A tipi grafit (3-4 dereceli grafit uzunluğu tercih edilir)+serbest sementit yok. Sertlik testi: Döküm gövdesindeki Brinell sertliğini ölçün. Alaşımsız HT300'ün sertliği genellikle 190-220HBW arasındadır ve bu normal bir durumdur.

Özet ve temel ipuçları:

Alaşımsız HT300'ün başarılı üretimi, birbirine kenetlenen bileşenlerin hassas bir zincirine dayanır: yüksek saflıkta fırın malzemesi + düşük karbonlu eşdeğer formül + yüksek sıcaklıkta saf eritme + hassas Mn/S dengesi + verimli anlık inkübasyon + cebri hızlı soğutma. Bu bağlantıların herhangi birindeki herhangi bir kontrol kaybı, yetersiz mukavemete veya sert ve kırılgan fazların ortaya çıkmasına neden olabilir. Bu, son derece yüksek yönetim ve teknik uygulama gerektiren bir süreçtir, ancak bir kez ustalaşıldığında üretim maliyetlerini önemli ölçüde azaltabilir ve ürünün rekabet gücünü artırabilir.