El hierro dúctil de alta resistencia al impacto y baja temperatura requiere mantener una elevada tenacidad al impacto a temperaturas de -40 °C o incluso -50 °C. Como material con requisitos de rendimiento especiales, se ha utilizado ampliamente en la energía eólica, el ferrocarril de alta velocidad y otros sectores. Con el rápido desarrollo económico, la demanda de piezas de hierro dúctil de alta resistencia al impacto y baja temperatura también está creciendo.
Para garantizar que la organización final y las propiedades mecánicas de las piezas fundidas cumplan con los requisitos del hierro dúctil de alta resistencia al impacto y baja temperatura, las dificultades de producción se reflejan principalmente en la selección y el control de la composición química, el proceso de fundición, el tratamiento de esferoidización, el tratamiento de inoculación y el posible tratamiento térmico.
1: Composición química del hierro base
Contenido de carbono del 3.5 al 3.8%: afecta al efecto de esferoidización y al número y tamaño de las bolas de grafito, y tiene poco efecto sobre las propiedades de impacto.
Contenido de silicio del 1.9 al 2.2%: favorece la formación de ferrita, reduce las propiedades de impacto a bajas temperaturas y debe controlarse dentro de un cierto rango.
Contenido de manganeso <0.1%: ayuda a mejorar la resistencia, pero cantidades excesivas reducen la tenacidad, por lo que la cantidad debe controlarse estrictamente.
Contenido de fósforo y azufre <0.025%: debe reducirse al máximo, ya que disminuye la tenacidad y la resistencia de la pieza fundida. Este impacto negativo es más evidente en ambientes de baja temperatura.
Además de controlar la composición del hierro fundido, es fundamental controlar la formación de carburos durante la producción de este tipo de hierro fundido, ya que los carburos pueden afectar la tenacidad al impacto y otras propiedades mecánicas del material. Los elementos que favorecen la formación de carburos son principalmente el cromo, el molibdeno, el tungsteno y el vanadio. Estos elementos pueden formar carburos en el hierro fundido, aumentando así la dureza y la resistencia, pero cantidades excesivas reducen la tenacidad al impacto.
2. Cargas y fundición
2.1 Cargos
Seleccione cuidadosamente la carga para evitar la formación de perlita, carburos y elementos segregados. La proporción aproximada de la carga es de material reciclado (30-50%), chatarra de acero de alta calidad (25-30%) y arrabio de alta pureza (25-30%).
2.2 Fusión de la fuente de alimentación
Utilice una corriente alta para una fusión rápida, preste siempre atención a la caída de la carga, evite que el material desprendido provoque un sobrecalentamiento localizado del hierro fundido, lo que resultaría en la desaparición del núcleo heterogéneo y afectaría el efecto de esferoidización.
2.3 Análisis y ajuste del muestreo
El análisis de muestras se lleva a cabo cuando el hierro fundido se calienta a unos 1450 ℃, y la composición química se determina para cumplir con los requisitos utilizando un analizador térmico y un espectrómetro.
2.4 Hierro fundido saliendo del horno
Se aplica una corriente elevada y la temperatura aumenta rápidamente hasta la temperatura de descarga del horno. Se retira la escoria de la superficie del hierro fundido y, a continuación, se descarga el hierro fundido para garantizar la cantidad de bolas de grafito y el efecto de purificación del hierro fundido tras la reacción de esferoidización.
3. Tratamiento de esferoidización
3.1 Tipos de esferoidizadores
Seleccione esferoidizadores con buena estabilidad, como esferoidizadores especiales con bajo contenido de magnesio y tierras raras, para reducir el impacto negativo en el valor de impacto a baja temperatura.
3.2 Tamaño de partícula del esferoidizador y cantidad añadida
El tamaño de partícula del esferoidizador se controla dentro de un rango determinado (3~20 mm), y la cantidad añadida se ajusta según factores como la composición del hierro fundido y la temperatura de descarga del horno.
3.3 Requisitos de la cuchara de esferoidización
El fondo de la cuchara de esferoidización se repara dándole forma de foso, y el tamaño y la profundidad del foso deben ser los adecuados para garantizar el buen desarrollo de la reacción de esferoidización.
3.4 Método de adición del esferoidizador y golpeteo
El esferoidizador se coloca en el fondo de la cuchara y se nivela. Luego se cubre con el inoculante y, finalmente, con una lámina de acero delgada. Al golpear el esferoidizador, evite golpearlo directamente para asegurar el efecto de esferoidización.
4. Tratamiento de inoculación
4.1 Selección del inóculo
Seleccionar el inoculante adecuado y la cantidad necesaria para el tratamiento de inoculación con el fin de aumentar la capacidad de nucleación del grafito, refinar los granos, incrementar el número de bolas de grafito y el contenido de ferrita.
4.2 Número y momento de la inoculación: Realizar múltiples tratamientos de inoculación, especialmente utilizando la tecnología de inoculación en corriente durante el proceso de fundición para mejorar el efecto de la inoculación.
El tipo de inoculante afecta la velocidad de enfriamiento del hierro fundido y la formación de bolas de grafito. La temperatura del tratamiento de inoculación afecta el efecto de la inoculación y el rendimiento de la fundición.
Mediante experimentos, descubrimos que la calidad del hierro fundido se puede mejorar desde los aspectos de pretratamiento, preinoculación, inoculación e inoculación en corriente, y que se puede encontrar la mejor solución para el proceso de inoculación y el número de esferoidización.
5. Tratamiento térmico
El recocido a baja temperatura se utiliza para eliminar las tensiones internas y mejorar la uniformidad de la estructura, mejorando así la tenacidad al impacto a baja temperatura.
En resumen, las características de producción del hierro dúctil de alta resistencia al impacto y baja temperatura se reflejan principalmente en la selección y el control de la composición química, el proceso de fundición, el tratamiento de esferoidización, el tratamiento de inoculación y el tratamiento térmico. Estas características de producción, en conjunto, garantizan que el hierro dúctil de alta resistencia al impacto y baja temperatura presente una excelente tenacidad a bajas temperaturas, alta resistencia y otras características de rendimiento.
