Jak vyrábět díly z vysoce pevné šedé litiny bez přidání drahých kovů, jako jsou slitiny?

Podrobný postup výroby vysokopevnostní šedé litiny HT300 bez legování

Fáze 1: Ingredience a tavení - Položení základu

1. Vybrané pecní materiály: surové železo: používá se vysoce čisté surové železo nebo kvalitní litá litina, která se vyznačuje nízkým obsahem stopových prvků (např. Ti, V, As, Sb atd.). Tyto stopové prvky mohou interferovat s morfologií grafitu, což nevede ke zvýšení pevnosti. Velikost železného bloku by měla být jednotná. Ocelový šrot: Podíl přísady je třeba výrazně zvýšit, obvykle tvoří 30 % -40 % vsázky pece. Použití nízkouhlíkového čistého ocelového šrotu s nízkým obsahem síry, jako jsou lisovací díly, odpad z uhlíkové oceli atd., má za cíl zředit uhlík a nečistoty v roztaveném železe. Recyklované materiály: Pro zajištění stabilního složení použijte vtoky a odpadní odlitky stejné značky. Přísně kontrolujte jeho podíl a čistotu, aby se do něj nedostalo příliš mnoho nečistot. 2. Přesný výpočet přísad: Základní myšlenka: Nízký uhlíkový ekvivalent. Cílem je přísně kontrolovat uhlíkový ekvivalent (CE) v úzkém rozmezí 3,8 % až 4,0 %. Uhlík (C): Cílová hodnota je stanovena na 2,9 % -3,2 %. Potlačení obsahu uhlíku díky vysokému podílu ocelového šrotu. Křemík (Si): Počáteční křemík v peci je regulován na 1,2 % až 1,5 %, přičemž je ponechán dostatečný přírůstkový prostor pro následnou inkubační úpravu. Zásadní je rovnováha mezi manganem (Mn) a sírou (S). Cílem je kontrolovat obsah síry mezi 0,07 % a 0,12 % a poté vypočítat množství přidaného manganu podle vzorce Mn % ≈ 1,7 × S % + 0,3 %. Na základě toho je obsah manganu obvykle mezi 0,8 % a 1,0 %. To zajišťuje tvorbu prospěšných sloučenin MnS a podporuje tvorbu perlitu. Fosfor (P): Musí být přísně omezen na méně než 0,08 %, protože fosfor může snížit houževnatost a pevnost litiny. 3. Vysokoteplotní tavení: Středofrekvenční indukční pec se používá k tavení, aby bylo zajištěno jednotné složení a přesné řízení teploty. Teplota výčepu musí být vyšší než 1520 ℃. Účelem vysokoteplotního tavení je plně snížit obsah plynu (vodík, dusík) v roztaveném železe. Plně plavené nekovové vměstky pro získání čistého roztaveného železa. Zajistěte dostatečné zásoby tepla pro následné zpracování a lití.

Fáze 2: Předpecní úprava a lití - přesné řízení

1. Rychlá analýza a úprava součástí pece: Odeberte vzorky tekutého železa pro spektrální analýzu nebo termickou analýzu, abyste rychle získali skutečný obsah C, Si, Mn, P a S. Jemně dolaďte podle výsledků, abyste zajistili, že všechny prvky jsou v cílovém okně, zejména uhlíkový ekvivalent. 2. Účinná inkubační léčba: Toto je duší celého procesu. Za podmínek nízkouhlíkového ekvivalentu je sklon roztaveného železa k bílé plísni extrémně vysoký a je nutné eliminovat bílou plíseň a rafinovat grafit silným očkováním. Výběr očkovacích látek: Vybírejte očkovadla se silnou odolností vůči rozpadu a nukleační schopností, jako je stroncium (Sr) - obsahující ferosilicium nebo baryum (Ba) - obsahující ferosilicium. Inkubační proces: Přijetí metody průtokové inokulace. V okamžiku, kdy roztavené železo proudí z pánve do nalévací nádoby, je použit vyhrazený očkovací podavač k rovnoměrnému přidávání očkovacích látek o velikosti částic 0,2-0,7 mm do proudu roztaveného železa. Množství přídavku: řízeno na 0,3 % - 0,5 % (na hmotnost roztaveného železa). Účinek: Okamžitá inkubace může poskytnout velké množství jader grafitových krystalů před ztuhnutím roztaveného železa, čímž se získá grafit typu A (jemné vločky, rovnoměrné rozložení) a účinně se zabrání výskytu cementitu na okrajích. Zušlechťování grafitu přímo vede k zušlechťování matrice perlitu. 3. Kontrola lití a chlazení: Teplota lití: Za předpokladu zajištění dostatečného plnění se používá nižší teplota lití, obvykle mezi 1320 ℃ a 1350 ℃. Nízkoteplotní lití pomáhá zvýšit podchlazení a zjemnit eutektické shluky. Proces odlévání: Preferovanou metodou je lití litiny pokryté pískem, což je nejúčinnější technika pro dosažení vysoké pevnosti. Jako vnější tvar použijte kovovou formu (typ železa) a její pracovní plochu zakryjte 4-8 milimetry silnou pískovou výstelkou. Tento proces může výrazně zlepšit rychlost chlazení a vynutit rychlé tuhnutí roztaveného železa. Výhody rychlého chlazení: velmi jemné vločky inkoustu. Výrazné zjemnění mezivrstev perlitu je klíčem ke zlepšení pevnosti. Udělejte celkovou strukturu odlitku hustší a jednotnější. Použití studeného železa: Pro běžné lití do písku je nutné vnější studené železo rozumně umístit do silných a horkých částí odlitku, aby se tyto díly donutily synchronně tuhnout s tenkostěnnými díly, zamezilo se smršťování a povolování a zjemnila se místní struktura.

Třetí fáze: Následné zpracování a kontrola

1. Čištění pískem a tepelné zpracování: Po ztuhnutí odlitku se ponechá ve formě po dostatečnou dobu, dokud není pod teplotou fázového přechodu, a poté se krabice naplní pískem, aby nedošlo k nadměrnému vnitřnímu pnutí. Proveďte žíhání pro odlehčení pnutí, obvykle při teplotě 520 ℃ -550 ℃, držte 2-4 hodiny a poté ochlaďte v peci. Zvláštní pozornost: Teplota žíhání nesmí překročit 720 ℃, jinak jemné vločky jako perleť podstoupí sféroidizaci, což povede ke snížení pevnosti a tvrdosti. 2. Přísná kontrola kvality: Mechanické vlastnosti: Jednotlivé lité nebo připojené zkušební tyče se nalévají podél linky a pevnost v tahu se měří na univerzálním zkušebním stroji, aby byla zajištěna stabilita přes 300 MPa. Metalografické vyšetření: Zkontrolujte metalografickou strukturu vzorku nebo zkušební tyče. Cílová organizace je: ≥ 95 % jemného lamelárního perlitu + malý, rovnoměrně rozložený grafit typu A (upřednostňuje se délka grafitu 3-4 stupňů) + žádný volný cementit. Zkouška tvrdosti: Změřte tvrdost podle Brinella na odlitku. Tvrdost HT300 bez slitiny se obvykle pohybuje mezi 190-220HBW, což je normální jev.

Shrnutí a základní tipy:

Úspěšná výroba bezlegovaného HT300 se opírá o přesný řetězec vzájemně do sebe zapadajících komponent: vysoce čistý materiál pece + receptura s nízkým obsahem uhlíku + čisté tavení při vysokých teplotách + přesná rovnováha Mn/S + účinná okamžitá inkubace + nucené rychlé chlazení. Jakákoli ztráta kontroly v kterémkoli z těchto článků může vést k nedostatečné pevnosti nebo výskytu tvrdých a křehkých fází. Jedná se o proces, který vyžaduje extrémně vysoké řízení a technické provedení, ale jakmile je zvládnut, může výrazně snížit výrobní náklady a zvýšit konkurenceschopnost produktu.