O ferro fundido nodular de alta resistência a impactos e baixas temperaturas precisa manter alta tenacidade ao impacto em temperaturas de -40 °C ou até mesmo -50 °C. Como um material com requisitos de desempenho especiais, ele tem sido amplamente utilizado em energia eólica, ferrovias de alta velocidade e outros setores. Com o rápido desenvolvimento econômico, a demanda por peças de ferro fundido nodular de alta resistência a impactos e baixas temperaturas também está crescendo.
Para garantir que a organização final e as propriedades mecânicas das peças fundidas atendam aos requisitos do ferro fundido nodular de alta resistência a baixas temperaturas, as dificuldades de produção se refletem principalmente na seleção e no controle da composição química, do processo de fundição, do tratamento de esferoidização, do tratamento de inoculação e do possível tratamento térmico.
1: Composição química do ferro base
Teor de carbono de 3.5 a 3.8%: afeta o efeito de esferoidização e o número e tamanho das esferas de grafite, e tem pouco efeito nas propriedades de impacto.
Teor de silício de 1.9 a 2.2%: promove a formação de ferrita, reduz as propriedades de impacto em baixas temperaturas e deve ser controlado dentro de uma determinada faixa.
Teor de manganês <0.1%: ajuda a melhorar a resistência, mas quantidades excessivas reduzem a tenacidade, portanto, a quantidade deve ser rigorosamente controlada.
Teor de fósforo e enxofre <0.025%: deve ser reduzido ao máximo, pois diminui a tenacidade e a resistência da peça fundida. Esse impacto negativo é mais evidente em ambientes de baixa temperatura.
Além do controle da composição do ferro fundido, é fundamental controlar a formação de carbonetos na produção desse tipo de ferro fundido, pois os carbonetos podem afetar a resistência ao impacto e outras propriedades mecânicas do material. Os principais elementos promotores de carbonetos incluem cromo, molibdênio, tungstênio e vanádio. Esses elementos podem formar carbonetos no ferro fundido, aumentando assim a dureza e a resistência, mas quantidades excessivas reduzem a resistência ao impacto.
2. Cargas e fundição
2.1 Cobranças
Selecione cuidadosamente a carga para evitar a formação de perlita, carbonetos e elementos de segregação. A proporção da carga é de aproximadamente 30-50% de material reciclado, 25-30% de sucata de aço de alta qualidade e 25-30% de ferro-gusa de alta pureza.
2.2 Derretimento da fonte de alimentação
Utilize corrente elevada para fusão rápida, prestando sempre atenção à queda da carga, evitando o desprendimento de material que pode causar superaquecimento localizado do ferro fundido, resultando no desaparecimento do núcleo heterogêneo e afetando o efeito de esferoidização.
2.3 Análise e ajuste da amostragem
A análise da amostra é realizada quando o ferro fundido é aquecido a cerca de 1450°C, e a composição química é determinada para atender aos requisitos utilizando um analisador térmico e um espectrômetro.
2.4 Ferro fundido saindo do forno
Uma alta corrente elétrica é aplicada, elevando rapidamente a temperatura até a temperatura de descarga do forno. A escória na superfície do ferro fundido é raspada e, em seguida, o ferro fundido é descarregado para garantir a quantidade de esferas de grafite e o efeito de purificação do ferro fundido após a reação de esferoidização.
3. Tratamento de esferoidização
3.1 Tipos de esferoidizadores
Selecione esferoidizadores com boa estabilidade, como esferoidizadores especiais com baixo teor de magnésio e de terras raras, para reduzir o impacto negativo no valor de resistência a baixas temperaturas.
3.2 Tamanho das partículas do esferoidizador e quantidade de adição
O tamanho das partículas do esferoidizador é controlado dentro de uma determinada faixa (3 a 20 mm), e a quantidade adicionada é ajustada de acordo com fatores como a composição do ferro fundido e a temperatura de descarga do forno.
3.3 Requisitos da panela de esferoidização
O fundo da panela de esferoidização é reparado em formato de cavidade, e o tamanho e a profundidade da cavidade devem ser adequados para garantir o bom andamento da reação de esferoidização.
3.4 Método de adição de esferoidizador e compactação
O esferoidizador é adicionado à cavidade no fundo da panela de fundição, nivelado e, em seguida, coberto com o inoculante e, por fim, com uma fina chapa de aço. Ao compactar o material, evite golpear o esferoidizador diretamente para garantir o efeito de esferoidização.
4. Tratamento de inoculação
4.1 Seleção do inoculante
Selecione o inoculante e a quantidade de adição apropriados para o tratamento de inoculação, a fim de aumentar a capacidade de nucleação da grafite, refinar os grãos, aumentar o número de esferas de grafite e o teor de ferrita.
4.2 Número e época de inoculação: Realize múltiplos tratamentos de inoculação, especialmente utilizando a tecnologia de inoculação em fluxo durante o processo de moldagem, para melhorar o efeito da inoculação.
O tipo de inoculante afeta a taxa de resfriamento do ferro fundido e a formação de esferas de grafite. A temperatura do tratamento de inoculação afeta o efeito da inoculação e o desempenho da fundição.
Por meio de experimentos, descobrimos que a qualidade do ferro fundido pode ser melhorada a partir dos aspectos de pré-tratamento, pré-inoculação, inoculação e inoculação em fluxo, e a melhor solução para o processo de inoculação e o número de esferoidização pode ser encontrada.
5. Tratamento térmico
O recozimento a baixa temperatura é utilizado para eliminar a tensão interna e melhorar a uniformidade da estrutura, aumentando assim a resistência ao impacto a baixas temperaturas.
Em resumo, as características de produção do ferro fundido nodular de alta resistência a baixas temperaturas refletem-se principalmente na seleção e controle da composição química, no processo de fundição, no tratamento de esferoidização, no tratamento de inoculação e no tratamento térmico. Essas características de produção, em conjunto, garantem que o ferro fundido nodular de alta resistência a baixas temperaturas apresente excelente tenacidade a baixas temperaturas, alta resistência mecânica e outras características de desempenho.
