La fonte ductile à haute résistance aux chocs pour basses températures doit conserver une ténacité élevée à des températures aussi basses que -40 °C, voire -50 °C. Matériau aux performances spécifiques, elle est largement utilisée dans l'éolien, le ferroviaire à grande vitesse et d'autres secteurs. Avec le développement économique rapide, la demande en pièces de fonte ductile à haute résistance aux chocs pour basses températures est en constante augmentation.
Afin de garantir que l'organisation finale et les propriétés mécaniques des pièces moulées répondent aux exigences de la fonte ductile à basse température et à haute résistance aux chocs, les difficultés de production se manifestent principalement dans la sélection et le contrôle de la composition chimique, du processus de fusion, du traitement de sphéroïdisation, du traitement d'inoculation et du traitement thermique éventuel.
1 : Composition chimique du fer de base
Teneur en carbone 3.5~3.8% : influe sur l'effet de sphéroïdisation ainsi que sur le nombre et la taille des billes de graphite, et a peu d'effet sur les propriétés d'impact.
Teneur en silicium de 1.9 à 2.2 % : favorise la formation de ferrite, réduit les propriétés d'impact à basse température et doit être contrôlée dans une certaine plage.
Teneur en manganèse < 0.1 % : contribue à améliorer la résistance, mais une quantité excessive réduit la dureté ; il faut donc contrôler strictement la quantité.
Teneur en phosphore et en soufre < 0.025 % : à réduire au maximum car ces éléments diminuent la ténacité et la résistance de la pièce moulée. Cet effet négatif est plus marqué à basse température.
Outre le contrôle de la composition du fer en fusion, il est également essentiel de maîtriser la formation de carbures lors de la production de cette nuance de fonte à l'état brut, car les carbures influent sur la résilience et d'autres propriétés mécaniques du matériau. Les éléments favorisant la formation de carbures comprennent principalement le chrome, le molybdène, le tungstène et le vanadium. Ces éléments peuvent former des carbures dans la fonte, augmentant ainsi sa dureté et sa résistance, mais en excès, ils réduisent sa résilience.
2. Charges et fusion
Frais 2.1
Il convient de sélectionner soigneusement la charge afin d'éviter la formation de perlite, de carbures et d'éléments de ségrégation. La proportion de charge est d'environ 30 à 50 % de charges recyclées, 25 à 30 % de ferraille de haute qualité et 25 à 30 % de fonte de haute pureté.
2.2 Fusion de l'alimentation électrique
Utilisez un courant élevé pour une fusion rapide, surveillez toujours la chute de la charge, évitez les projections de matière et la surchauffe locale du fer en fusion, ce qui entraînerait la disparition du noyau hétérogène et affecterait l'effet de sphéroïdisation.
2.3 Analyse et ajustement de l'échantillonnage
L'analyse par échantillonnage est effectuée lorsque le fer en fusion est chauffé à environ 1450 °C, et la composition chimique est déterminée pour répondre aux exigences à l'aide d'un analyseur thermique et d'un spectromètre.
2.4 Fer en fusion sortant du four
Un courant électrique élevé est appliqué, et la température est rapidement portée à la température de sortie du four. Les scories présentes à la surface du fer en fusion sont raclées, puis le fer est déchargé afin de garantir le nombre de billes de graphite et l'efficacité de la purification du fer après la réaction de sphéroïdisation.
3. Traitement de sphéroïdisation
3.1 Types de sphéroïdiseurs
Sélectionner des sphéroïdisateurs à bonne stabilité, tels que des sphéroïdisateurs spéciaux à faible teneur en magnésium et en terres rares, afin de réduire l'impact négatif sur la valeur d'impact à basse température.
3.2 Taille des particules de sphéroïdiseur et quantité ajoutée
La taille des particules du sphéroïdiseur est contrôlée dans une certaine plage (3~20 mm), et la quantité ajoutée est ajustée en fonction de facteurs tels que la composition du fer fondu et la température de sortie du four.
3.3 Exigences relatives à la poche de sphéroïdisation
Le fond de la louche de sphéroïdisation est réparé en forme de fosse, et la taille et la profondeur de la fosse doivent être appropriées pour assurer le bon déroulement de la réaction de sphéroïdisation.
3.4 Méthode d'ajout du sphéroïdiseur et de tapotement
Le sphéroïdiseur est introduit dans la fosse au fond de la louche, nivelé, puis recouvert d'inoculant et enfin d'une fine feuille d'acier. Lors du tapotement, il est important de ne pas frapper directement le sphéroïdiseur afin de préserver l'effet de sphéroïdisation.
4. Traitement par inoculation
4.1 Sélection de l'inoculant
Sélectionner l'inoculant approprié et la quantité ajoutée pour le traitement d'inoculation afin d'augmenter la capacité de nucléation du graphite, d'affiner les grains, d'augmenter le nombre de billes de graphite et la teneur en ferrite.
4.2 Nombre et moment de l'inoculation : Effectuer plusieurs traitements d'inoculation, en particulier en utilisant la technologie d'inoculation en flux continu pendant le processus de coulage pour améliorer l'effet de l'inoculation.
Le type d'inoculant influe sur la vitesse de refroidissement de la fonte et la formation de billes de graphite. La température du traitement d'inoculation influe sur l'efficacité de l'inoculation et les performances de la coulée.
Des expériences ont permis de constater que la qualité du fer fondu peut être améliorée grâce à des techniques de prétraitement, de pré-inoculation, d'inoculation et d'inoculation en continu, et que la meilleure solution pour le processus d'inoculation et le nombre de sphéroïdisation peut être trouvée.
5. Traitement thermique
Le recuit à basse température est utilisé pour éliminer les contraintes internes et améliorer l'uniformité de la structure, améliorant ainsi la résistance aux chocs à basse température.
En résumé, les caractéristiques de production de la fonte ductile à haute résistance aux chocs et à basse température dépendent principalement du choix et du contrôle de sa composition chimique, du procédé de fusion, du traitement de sphéroïdisation, du traitement d'inoculation et du traitement thermique. L'ensemble de ces caractéristiques garantit à la fonte ductile à haute résistance aux chocs et à basse température d'excellentes propriétés de ténacité à basse température et de haute résistance, entre autres performances.
