Jak węglik krzemu poprawia jakość odlewów?

1.Introduction

Skład chemiczny stopionego żelaza jest taki sam, proces wytopu jest inny, a właściwości otrzymywanego żeliwa znacznie się różnią. Odlewnia stosuje metody, takie jak przegrzewanie stopionego żelaza, obróbka zaszczepiająca, zmiana stosunku wsadu, dodawanie pierwiastków śladowych lub stopowych itp., Aby poprawić jakość metalurgiczną i wydajność odlewania żeliwa, a jednocześnie znacznie poprawić właściwości mechaniczne i wydajność przetwarzania. Indukcyjny piec elektryczny do wytapiania stopionego żelaza może skutecznie kontrolować temperaturę stopionego żelaza, dokładnie regulować skład chemiczny, zmniejszać straty podczas spalania pierwiastków i mieć niską zawartość siarki i fosforu. Jest to bardzo korzystne przy produkcji żeliwa sferoidalnego, żeliwa wermikularnego oraz żeliwa szarego o dużej wytrzymałości. Jednak szybkość zarodkowania stopionego żelaza wytopionego w indukcyjnym piecu elektrycznym jest zmniejszona, a białe usta są zwykle duże i łatwo jest wytworzyć przechłodzony grafit. Chociaż wytrzymałość i twardość wzrosły, jakość metalurgiczna żeliwa nie jest wysoka.

W latach 1980. chińscy inżynierowie, którzy wyjechali za granicę, aby studiować i studiować, zauważyli, że czarne, podobne do potłuczonego szkła przedmioty były dodawane do pieców elektrycznych zagranicznych odlewni podczas ich wytapiania. Po zapytaniach dowiedzieli się, że to węglik krzemu. Krajowe firmy odlewnicze finansowane przez Japonię również od dawna stosowały węglik krzemu jako dodatek w dużych ilościach. W żeliwiakach lub piecach elektrycznych do wytapiania stopionego żelaza, zalety dodania środka do obróbki wstępnej SiC są liczne. Węglik krzemu dzieli się na gatunek ścierny i gatunek metalurgiczny. Ten pierwszy ma wysoką czystość i jest drogi, podczas gdy drugi ma niską cenę.

Węglik krzemu dodany do pieca jest przetwarzany na węgiel i krzem z żeliwa. Jednym z nich jest zwiększenie ekwiwalentu węgla; drugim jest wzmocnienie redukcji stopionego żelaza i znaczne zmniejszenie negatywnych skutków rdzawego ładunku. Dodatek węglika krzemu może zapobiegać wytrącaniu się węglików, zwiększać ilość ferrytu, zwiększać gęstość struktury żeliwa, znacznie poprawiać wydajność przetwarzania i sprawiać, że powierzchnia cięcia jest gładka. Zwiększ liczbę kulek grafitowych na jednostkę powierzchni żeliwa sferoidalnego i zwiększ szybkość sferoidyzacji. Dobrze wpływa również na redukcję wtrąceń niemetalicznych i żużla, niweluje porowatość skurczową oraz likwiduje pory podskórne.

2. Rola obróbki wstępnej

2.1 Zasada zarodkowania W układzie eutektycznym Fe-C żeliwo szare jest wiodącą fazą eutektyki ze względu na wysoką temperaturę topnienia grafitu podczas etapu krzepnięcia eutektyki, a austenit jest wytrącany przez grafit. Dwufazowe grafit + austenit współrosłe i współrosłe ziarna utworzone z każdym rdzeniem grafitowym jako centrum nazywane są klastrami eutektycznymi. Submikroskopowe agregaty grafitu, niestopione cząstki grafitu, niektóre siarczki o wysokiej temperaturze topnienia, tlenki, węgliki, cząstki azotku itp. występujące w stopionym żeliwie mogą stać się niejednorodnymi zarodkami grafitu. Nie ma zasadniczej różnicy między zarodkowaniem żeliwa sferoidalnego a zarodkowaniem żeliwa szarego, z wyjątkiem tego, że do materiału rdzenia dodaje się tlenki i siarczki magnezu.
       
Wytrącanie grafitu w roztopionym żelazie musi podlegać dwóm procesom: zarodkowaniu i wzrostowi. Istnieją dwa sposoby zarodkowania grafitu: zarodkowanie homogeniczne i zarodkowanie heterogeniczne. Jednorodne zarodkowanie nazywane jest również zarodkowaniem spontanicznym. W stopionym żelazie znajduje się duża liczba falistych atomów węgla, które przekraczają krytyczną wielkość jądra kryształu, a grupy atomów węgla ułożone w uporządkowany sposób w krótkim zakresie mogą stać się jednorodnymi jądrami kryształów. Eksperymenty pokazują, że stopień przechłodzenia jednorodnych jąder kryształów jest bardzo duży, a heterogeniczne jądro kryształu musi być głównie stosowane jako środek zarodkujący grafit w stopionym żelazie. W stopionym żeliwie znajduje się duża liczba obcych cząstek, aw każdym 5cm1 stopionego żelaza znajduje się 3 milionów punktów utlenionych materiałów. Tylko te cząstki, które mają pewien związek z parametrami sieci i fazami grafitu, mogą stać się podłożami zarodkowania grafitu. Charakterystyczny parametr zależności dopasowania sieci nazywa się stopniem niedopasowania płaszczyzny. Oczywiście tylko wtedy, gdy niedopasowanie płaszczyzny sieci jest niewielkie, atomy węgla mogą łatwo dopasować się do jądra grafitu. Jeżeli materiałem do zarodkowania są atomy węgla, to ich stopień niedopasowania wynosi zero, a takie warunki zarodkowania są najlepsze.

Energia wewnętrzna węglika krzemu rozłożonego na węgiel i krzem w roztopionym żelazie jest większa niż węgiel i krzem zawarte w samym roztopionym żelazie. Si zawarty w samym stopionym żelazie jest rozpuszczony w austenicie, a węgiel w stopionym żeliwie sferoidalnym jest częściowo w żelazie. W cieczy tworzą się kulki grafitu, z których część nie została jeszcze wytrącona w austenicie. Dlatego dodatek węglika krzemu ma dobre działanie odtleniające.

• Si + O2 → SiO2
• (1) MgO + SiO2 →MgO∙SiO2
• (2) 2MgO +2SiO2→ 2MgO∙2SiO2
• (3) Skład enstatytu MgO∙SiO2 i skład forsterytu 2MgO∙2SiO2 wykazują wysoki stopień niedopasowania do grafitu (001), który jest trudny do wykorzystania jako baza do zarodkowania grafitu. Po obróbce stopionym żelazem zawierającym Ca, Ba, Sr, Al i żelazokrzem, MgO∙SiO2 + X → XO∙SiO2 + Mg
• (4) (2MgO∙2SiO2) + 3X+ 6Al → 3 (XO∙Al2O3∙2SiO2) + 8Mg
• (5) Gdzie X——Ca, Ba, Sr.

Produkty reakcji XO∙SiO2 i XO∙Al2O3∙SiO mogą tworzyć kryształy fasetowane na podłożach MgO∙SiO2 i 2MgO∙2SiO2. Ze względu na małe niedopasowanie pomiędzy grafitem a XO∙SiO2 i XO∙Al2O3∙SiO2 sprzyja zarodkowaniu grafitu. Dobra grafityzacja. Może poprawić wydajność przetwarzania i poprawić właściwości mechaniczne.

2.2 Wstępna inokulacja grafitu nierównowagowego:

Ogólnie rzecz biorąc, zakres zarodkowania heterogenicznego rozszerza się poprzez inokulację, a rola zarodkowania heterogenicznego w stopionym żelazie:

• ①Promowanie dużej ilości wytrącania C w fazie krzepnięcia eutektyki i tworzenie grafitu w celu promowania grafityzacji;
• ②Zmniejsz stopień przechłodzenia stopionego żelaza i zmniejsz tendencję do białych ust;
• ③Zwiększ liczbę skupisk eutektycznych w żeliwie szarym lub zwiększ liczbę kulek grafitowych w żeliwie sferoidalnym.

SiC dodaje się podczas wytapiania wsadu. Węglik krzemu ma temperaturę topnienia 2700°C i nie topi się w roztopionym żelazie. Topi się tylko w stopionym żelazie zgodnie z następującym wzorem reakcji.
SiC+Fe→FeSi+C (grafit nierównowagowy)

(6) We wzorze Si w SiC łączy się z Fe, a pozostały C jest grafitem nierównowagowym, który służy jako rdzeń strącania grafitu. Grafit nierównowagowy sprawia, że ​​C w stopionym żelazie jest nierównomiernie rozmieszczony, a lokalny pierwiastek C jest zbyt wysoki, a w mikroobszarach pojawią się „piki węgla”. Ten nowy grafit ma wysoką aktywność, a jego niedopasowanie do węgla wynosi zero, dzięki czemu łatwo jest wchłonąć węgiel w stopionym żelazie, a efekt zaszczepiania jest wyjątkowo lepszy. Można zauważyć, że węglik krzemu jest takim środkiem zarodkującym na bazie krzemu.

Węglik krzemu jest dodawany podczas wytopu żeliwa. W przypadku żeliwa szarego wstępna inkubacja grafitu nierównowagowego wygeneruje dużą liczbę klastrów eutektycznych i zwiększy temperaturę wzrostu (zmniejszy względne przechłodzenie), co sprzyja tworzeniu się grafitu typu A; zwiększa się ilość zarodków krystalicznych, dzięki czemu płatki grafitowe są drobne, co poprawia stopień grafityzacji i zmniejsza tendencję do białych pysków, tym samym poprawiając właściwości mechaniczne. W przypadku żeliwa sferoidalnego wzrost rdzeni krystalicznych zwiększa liczbę kulek grafitu i można poprawić szybkość sferoidyzacji.

2.3 Eliminacja żeliwa szarego nadeutektycznego typu E. Grafit pierwotny typu C i F powstaje w fazie ciekłej. Ponieważ proces wzrostu nie jest zakłócany przez austenit, w normalnych warunkach łatwo jest wyrosnąć na duże płatki i mniej rozgałęziony grafit typu C: Gdy cienkościenny odlew jest szybko chłodzony, grafit rozgałęzia się i rośnie w gwiazdę- grafit w kształcie litery F.
Grafit płatkowy wyhodowany na etapie krzepnięcia eutektyki wytwarza grafity A, B, E, D o różnych kształtach io różnym rozkładzie w różnych składach chemicznych i różnych warunkach przechładzania.

Grafit typu A powstaje w klastrze eutektycznym z niskim przechłodzeniem i silną zdolnością zarodkowania i jest równomiernie rozłożony w żeliwie. Wśród perlitu drobnopłatkowego im mniejsza długość grafitu, tym wyższa wytrzymałość na rozciąganie, która jest odpowiednia dla obrabiarek i różnych odlewów mechanicznych.

Grafit typu D jest grafitem międzydendrytycznym punktowym i arkuszowym o rozkładzie bezkierunkowym. Żeliwo grafitowe typu D ma wysoką zawartość ferrytu i ma to wpływ na jego właściwości mechaniczne. Jednak żeliwo grafitowe typu D ma wiele dendrytów austenitu, grafit jest krótki i poskręcany, a grupa eutektyczna występuje w postaci granulek. Dlatego w porównaniu z żeliwem grafitowym o tej samej osnowie typu A, ma tendencję do większej wytrzymałości.

Grafit typu E to rodzaj grafitu płatkowego, który jest krótszy niż grafit typu A. Podobnie jak grafit typu D, znajduje się on pomiędzy dendrytami i jest zbiorczo określany jako grafit dendrytyczny. Atrament E jest łatwy do wytworzenia z żeliwa o niskim równoważniku węgla (duży stopień podeutektyki) i bogatych w austenit dendrytów. W tym czasie eutektyczne skupiska i dendryty krzyżują się. Ponieważ liczba międzydendrytycznych cieczy eutektycznych żelaza jest niewielka, wytrącony grafit eutektyczny rozprowadza się tylko wzdłuż kierunku dendrytów, co ma oczywistą kierunkowość. Stopień przechłodzenia tworzącego grafit typu E jest większy niż dla grafitu typu A i mniejszy niż dla grafitu typu D, a jego grubość i długość mieszczą się pomiędzy grafitem typu A i D. Grafit typu E nie należy do grafitu przechłodzonego i często towarzyszy mu grafit typu D. Kierunkowy rozkład grafitu typu E wśród dendrytów sprawia, że ​​żeliwo łatwo łamie się i pęka w paśmie wzdłuż kierunku ułożenia grafitu pod działaniem niewielkiej siły zewnętrznej. Dlatego pojawia się grafit typu E, a rogi małych odlewów można łamać ręcznie, a wytrzymałość odlewów jest znacznie zmniejszona. Wraz ze wzrostem zawartości węgla wzrasta szybkość chłodzenia niezbędna do wytworzenia drobnego grafitu międzydendrytycznego i zmniejsza się możliwość wytwarzania grafitu międzydendrytycznego. Wysoki stopień przegrzania stopu i długotrwałe zachowanie ciepła zwiększą stopień przechłodzenia, zwiększając w ten sposób szybkość wzrostu dendrytów, wydłużając dendryty i zapewniając bardziej wyraźną kierunkowość. Gdy SiC stosuje się do wstępnej inkubacji roztopionego żelaza, przechłodzenie pierwotnego austenitu jest jednocześnie zmniejszone iw tym czasie obserwuje się krótkie dendryty austenitu. Eliminuje podstawę strukturalną grafitu typu E.

2.4 Popraw jakość żeliwa

Dla żeliwa sferoidalnego, przy tej samej ilości środka sferoidyzującego, obróbce wstępnej węglikiem krzemu, końcowa wydajność magnezu jest wyższa. W przypadku stopionego żelaza poddanego wstępnej obróbce węglikiem krzemu, jeśli ilość resztkowego magnezu w odlewie jest utrzymywana w przybliżeniu taka sama, ilość dodawanego środka sferoidyzującego można zmniejszyć o 10% i złagodzić tendencję do białych wlotów żeliwa sferoidalnego.

Węglik krzemu w piecu do wytapiania, oprócz węgla i krzemu w stopionym żelazie pokazanym we wzorze (1), przeprowadza się również reakcję odtleniania o wzorach (2) i (3). Jeżeli dodany SiC znajduje się blisko ściany pieca, wytworzony SiO2 osadza się na ścianie pieca i zwiększa grubość ściany pieca. W wysokiej temperaturze wytapiania SiO2 będzie ulegał reakcji odwęglania o wzorze (4) oraz reakcji żużla o wzorze (5) i (6).

• (7) 3SiC + 2Fe2O3 = 3SiO2 +4Fe +3C
• (8) C + FeO → Fe + CO ↑
• (9) (SiO2) + 2C = [Si] + 2CO (stan gazowy)
• (10) SiO2 + FeO → FeO·SiO2 (żużel)
• (11) Al2O3 + SiO2 → Al2O3·SiO2 (żużel)

Odtleniające działanie węglika krzemu sprawia, że ​​odtleniony produkt przechodzi szereg reakcji metalurgicznych w stopionym żelazie, redukując szkodliwe działanie tlenków w skorodowanym ładunku i skutecznie oczyszczając roztopione żelazo.

2.5 Jak używać węglika krzemu

Czystość węglika krzemu klasy metalurgicznej wynosi od 88% do 90%, a zanieczyszczenia należy najpierw odjąć przy obliczaniu wzrostu węgla i krzemu. Zgodnie ze wzorem cząsteczkowym węglika krzemu łatwo jest uzyskać: Wzrost węgla: C= C/(C + Si) = 12 / (12 + 28) = 30% (12) Wzrost krzemu: Si = Si/(C + Si) = 28 / (12 + 28) = 70% (13) Ilość dodanego węglika krzemu wynosi zwykle 0.8%-1.0% ilości stopionego żelaza. Metoda dodawania węglika krzemu to: wytapianie stopionego żelaza w piecu elektrycznym. Gdy tygiel stopi się 1/3 wsadu, dodaj go na środek tygla, staraj się nie dotykać ścianki pieca, a następnie kontynuuj dodawanie wsadu do przetopu. W wytopie żeliwiaka roztopionego żelaza węglik krzemu o wielkości cząstek 1-5 mm można zmieszać z odpowiednią ilością cementu lub innych klejów, a następnie dodać wodę w celu uzyskania masy. Po wysuszeniu na gorącym słońcu można go stosować w piecu według proporcji wsadowej.

3. Uwagi końcowe

W ciągu ostatnich 20 lat, niezależnie od tego, czy jest to samochód ciężarowy, służbowy, czy rodzinny, zmniejszenie masy pojazdu zawsze było trendem w badaniach i rozwoju samochodów. Podczas załamania rynkowego związanego z kryzysem finansowym China Northern Corporation oparła się trendowi i eksportowała ciężkie ciężarówki do Ameryki Północnej, dokładnie w oparciu o niewielką wagę ciężkich ciężarówek. Zastosowanie cienkościennego żeliwa szarego, sferoidalnego i wermikularnego, grubościennego i sferoidalnego Aubrey stawia wyższe wymagania jakości metalurgicznej żeliwa.

Wstępna obróbka inokulacji węglika krzemu ma dobry wpływ na poprawę jakości metalurgicznej żeliwa. Ekspert odlewniczy Li Chuanshi napisał artykuł, że po dodaniu środka do obróbki wstępnej do roztopionego żelaza można zaobserwować dwa efekty: jednym jest zwiększenie równoważnika węgla; drugim jest zmiana warunków metalurgicznych stopionego żelaza, co zwiększa jego redukowalność.

W 1978 r. BC Godsell z Wielkiej Brytanii opublikował wyniki badań dotyczących obróbki wstępnej żeliwa sferoidalnego. Od tego czasu eksperymentalne badania nad procesem obróbki wstępnej trwają nieprzerwanie, a proces ten jest już stosunkowo dojrzały. W przypadku żeliwa szarego wstępna obróbka inokulacji węglikiem krzemu może zmniejszyć stopień przechłodzenia i zmniejszyć tendencję do powstawania białych ust; zwiększyć rdzeń grafitowy, promować tworzenie grafitu typu A, zmniejszyć lub zapobiec produkcji grafitu typu B, typu E i typu D oraz zwiększyć liczbę klastrów eutektycznych. Drobny grafit płatkowy; w przypadku żeliwa sferoidalnego obróbka wstępna inokulacji węglikiem krzemu sprzyja zwiększeniu liczby kulek grafitowych w żeliwie, szybkości sferoidyzacji i okrągłości kulek grafitowych.

Zastosowanie węglika krzemu może wzmocnić efekt odtleniania i redukcji tlenku żelaza, sprawić, że struktura żeliwa będzie zwarta i zwiększyć gładkość powierzchni cięcia. Zastosowanie węglika krzemu może przedłużyć żywotność ściany pieca bez zwiększania zawartości aluminium i siarki w stopionym żelazie.

Proszę zachować źródło i adres tego artykułu do przedruku:Jak węglik krzemu poprawia jakość odlewów?

Minhe Firma odlewnicza są dedykowane do produkcji i zapewniania wysokiej jakości i wysokiej wydajności części odlewniczych (zakres części odlewanych z metalu obejmuje głównie) Cienkościenne odlewanie ciśnieniowe,Odlewanie pod ciśnieniem z komory gorącej,Odlewanie matrycowe w zimnej komorze), Usługa okrągła (usługa odlewania ciśnieniowego,Obróbka CNC,Produkcja form, Obróbka powierzchni). Wszelkie niestandardowe odlewanie ciśnieniowe z aluminium, odlewanie ciśnieniowe magnezu lub znalu / cynku oraz inne wymagania dotyczące odlewów są mile widziane, aby się z nami skontaktować.

Pod kontrolą ISO9001 i TS 16949, wszystkie procesy są przeprowadzane przez setki zaawansowanych maszyn do odlewania ciśnieniowego, maszyn 5-osiowych i innych urządzeń, od blasterów po pralki Ultra Sonic. Minghe ma nie tylko zaawansowany sprzęt, ale także profesjonalny zespół doświadczonych inżynierów, operatorów i inspektorów, aby zrealizować projekt klienta.

Producent kontraktowy odlewów ciśnieniowych. Możliwości obejmują odlewanie ciśnieniowe aluminium w zimnej komorze od 0.15 funta. do 6 funtów, szybka zmiana konfiguracji i obróbka. Usługi o wartości dodanej obejmują polerowanie, wibrowanie, gratowanie, śrutowanie, malowanie, powlekanie, powlekanie, montaż i oprzyrządowanie. Obrabiane materiały obejmują stopy takie jak 360, 380, 383 i 413.

Pomoc w projektowaniu odlewów cynkowych/równoległe usługi inżynieryjne. Zleceniodawca precyzyjnych odlewów cynkowych. Można wytwarzać miniaturowe odlewy, odlewy ciśnieniowe wysokociśnieniowe, odlewy wielopłytkowe, konwencjonalne odlewy formowe, odlewy jednostkowe i niezależne oraz odlewy z uszczelnieniem gniazdowym. Odlewy mogą być produkowane w długościach i szerokościach do 24 cali z tolerancją +/- 0.0005 cala.  

Certyfikowany ISO 9001: 2015 producent odlewanego magnezu, Możliwości obejmują odlewanie ciśnieniowe magnezu do 200 ton gorącej komory i 3000 ton zimnej komory, projektowanie oprzyrządowania, polerowanie, formowanie, obróbka skrawaniem, malowanie proszkowe i płynne, pełna kontrola jakości z możliwościami CMM , montaż, pakowanie i dostawa.

Certyfikat ITAF16949. Dodatkowa usługa odlewania obejmuje casting inwestycyjny,odlewanie piaskowe,Odlewanie grawitacyjne, Utracone odlewanie pianki,Odlewanie odśrodkowe,Odlewanie próżniowe,Trwałe odlewanie form,.Możliwości obejmują EDI, pomoc inżynierską, modelowanie bryłowe i przetwarzanie wtórne.

Przemysł odlewniczy Części Studia przypadków dla: samochodów, rowerów, samolotów, instrumentów muzycznych, jednostek pływających, urządzeń optycznych, czujników, modeli, urządzeń elektronicznych, obudów, zegarów, maszyn, silników, mebli, biżuterii, przyrządów, telekomunikacji, oświetlenia, urządzeń medycznych, urządzeń fotograficznych, Roboty, rzeźby, sprzęt dźwiękowy, sprzęt sportowy, narzędzia, zabawki i inne. 

W czym możemy Ci pomóc dalej?

∇ Przejdź do strony głównej dla Odlewanie ciśnieniowe Chiny

By Producent odlewów ciśnieniowych Minghe |Kategorie: Przydatne artykuły |Materiał tagi: Odlewanie aluminium, Odlew cynkowy, Odlewanie magnezu, Casting tytanu, Odlewanie ze stali nierdzewnej, Odlew mosiężny,Odlew z brązu,Przesyłanie wideo,Historia firmy,Odlew aluminiowy |Komentarze wyłączone