Żeliwo sferoidalne odporne na niskie temperatury i udarność musi zachować wysoką udarność w niskich temperaturach, od -40°C do -50°C. Jako materiał o specjalnych wymaganiach eksploatacyjnych, jest szeroko stosowane w energetyce wiatrowej, kolei dużych prędkości i innych dziedzinach. Wraz z szybkim rozwojem gospodarki, rośnie również zapotrzebowanie na części z żeliwa sferoidalnego odpornego na niskie temperatury i udarność.
Aby mieć pewność, że ostateczna organizacja i właściwości mechaniczne odlewów spełniają wymagania dotyczące żeliwa sferoidalnego odpornego na niskie temperatury i uderzenia, trudności produkcyjne wynikają głównie z doboru i kontroli składu chemicznego, procesu wytopu, obróbki sferoidyzacyjnej, obróbki modyfikacyjnej i ewentualnej obróbki cieplnej.
1: Skład chemiczny żelaza podstawowego
Zawartość węgla 3.5~3.8%: wpływa na efekt sferoidyzacji oraz liczbę i wielkość kulek grafitowych, ma niewielki wpływ na właściwości udarnościowe.
Zawartość krzemu 1.9~2.2%: sprzyja tworzeniu się ferrytu, obniża właściwości udarnościowe w niskich temperaturach i musi być kontrolowana w określonym zakresie.
Zawartość manganu <0.1%: pomaga zwiększyć wytrzymałość, jednak nadmierna ilość zmniejsza wytrzymałość, dlatego jego ilość musi być ściśle kontrolowana.
Zawartość fosforu i siarki <0.025%: należy ją maksymalnie ograniczyć, ponieważ obniżają one wytrzymałość i twardość odlewu. Ten negatywny wpływ jest bardziej widoczny w środowiskach o niskiej temperaturze.
Oprócz kontroli składu stopionego żelaza, kluczowe znaczenie ma również kontrola tworzenia się węglików podczas produkcji tego gatunku żeliwa w stanie odlanym, ponieważ węgliki mogą wpływać na udarność i inne właściwości mechaniczne materiału. Pierwiastki sprzyjające tworzeniu się węglików to głównie chrom, molibden, wolfram i wanad. Pierwiastki te mogą tworzyć węgliki w żeliwie, zwiększając w ten sposób twardość i wytrzymałość, ale ich nadmierne ilości zmniejszają udarność.
2. Ładunki i wytapianie
2.1 Opłaty
Należy starannie dobrać wsad, aby uniknąć tworzenia się perlitu, węglików i pierwiastków segregacyjnych. Stosunek wsadu do wsadu wynosi w przybliżeniu 30–50% wsadu z recyklingu, 25–30% złomu stalowego wysokiej jakości i 25–30% surówki żelaza o wysokiej czystości.
2.2 Topienie się zasilacza
Do szybkiego topienia należy stosować prąd o dużym natężeniu, zawsze zwracając uwagę na spadek ładunku, unikać zrzucania materiału i powodowania lokalnego przegrzania stopionego żelaza, co może skutkować zanikiem heterogenicznego rdzenia i wpływać na efekt sferoidyzacji.
2.3 Analiza i regulacja próbek
Analizę próbek przeprowadza się po podgrzaniu stopionego żelaza do temperatury około 1450°C, a następnie przy użyciu analizatora termicznego i spektrometru określa się skład chemiczny, aby spełnić wymagania.
2.4 Stopione żelazo poza piecem
Doprowadzany jest prąd o dużym natężeniu, a temperatura jest szybko podnoszona do temperatury wylotowej z pieca. Żużel z powierzchni ciekłego żelaza jest zdrapywany, a następnie ciekłe żelazo jest wyładowywane, aby zapewnić odpowiednią liczbę kulek grafitu i efekt oczyszczania ciekłego żelaza po reakcji sferoidyzacji.
3. Zabieg sferoidyzacji
3.1 Rodzaje sferoidyzatorów
Dokonuj wyboru sferoidyzatorów o dobrej stabilności, takich jak specjalne sferoidyzatory o niskiej zawartości magnezu i pierwiastków ziem rzadkich, aby ograniczyć negatywny wpływ na wartość udarności w niskiej temperaturze.
3.2 Wielkość cząstek sferoidyzatora i ilość dodana
Wielkość cząstek sferoidyzatora jest kontrolowana w określonym zakresie (3~20 mm), a dodawana ilość jest dostosowywana na podstawie takich czynników, jak skład stopionego żelaza i temperatura wylotowa z pieca.
3.3 Wymagania dotyczące kadzi sferoidyzacyjnej
Dno kadzi sferoidyzacyjnej zostaje przekształcone w zagłębienie, którego rozmiar i głębokość muszą być odpowiednie, aby zapewnić płynny przebieg reakcji sferoidyzacji.
3.4 Metoda dodawania sferoidyzatora i gwintowania
Sferoidizer umieszcza się w zagłębieniu na dnie kadzi, wyrównuje, a następnie przykrywa modyfikatorem i cienką blachą stalową. Podczas stukania nie należy uderzać bezpośrednio w sferoidizer, aby zapewnić efekt sferoidyzacji.
4. Leczenie szczepień
4.1 Wybór szczepionki
Wybierz odpowiedni modyfikator i dodaj odpowiednią ilość, aby zwiększyć zdolność grafitu do tworzenia jąder, rozdrobnić ziarna, zwiększyć liczbę kulek grafitu i zawartość ferrytu.
4.2 Liczba i terminy szczepień: Aby zwiększyć skuteczność szczepień, należy przeprowadzać wielokrotne szczepienie, szczególnie stosując technologię szczepień strumieniowych w trakcie procesu odlewania.
Rodzaj modyfikatora wpływa na szybkość chłodzenia żeliwa i formowanie kulek grafitowych. Temperatura modyfikacji wpływa na skuteczność modyfikacji i właściwości odlewu.
Poprzez eksperymenty odkryliśmy, że jakość stopionego żelaza można poprawić dzięki wstępnej obróbce, wstępnej inokulacji, inokulacji i inokulacji strumieniowej, a także można znaleźć najlepsze rozwiązanie dla procesu inokulacji i stopnia sferoidyzacji.
5. Obróbka cieplna
Wyżarzanie w niskiej temperaturze stosuje się w celu wyeliminowania naprężeń wewnętrznych i poprawy jednorodności struktury, co przekłada się na poprawę udarności w niskiej temperaturze.
Podsumowując, charakterystyka produkcji żeliwa sferoidalnego niskotemperaturowego i wysokoudarowego odzwierciedla się głównie w doborze i kontroli składu chemicznego, procesie wytopu, obróbce sferoidyzacyjnej, modyfikacji i obróbce cieplnej. Te cechy produkcyjne łącznie zapewniają, że żeliwo sferoidalne niskotemperaturowe i wysokoudarowe charakteryzuje się doskonałą udarnością w niskich temperaturach, wysoką wytrzymałością i innymi parametrami użytkowymi.
