Аналіз труднощів при обробці сірого чавуну

---

З метою вирішення проблем механічної обробки сірого чавуну на підприємстві, компоненти та властивості ливарної свині та виливків були проаналізовані за допомогою оптичного мікроскопа, скануючого електронного мікроскопа, твердості за Брінеллем, мікротвердості за Віккерсом та спектрального аналізу. Результати показують, що вміст S і P у чавуні 26# був вище високого боку, вміст Si в чавуні 22# низький, тому хімічний склад не задовольняє критеріям. Вуглецевий еквівалент виливків становить 4.36%, що відноситься до високовуглецевих виливків. Співвідношення Si і C становить 0.46, що знаходиться на низькому боці. Вміст Si та Mn у виливку низький, крім того, що вміст Cr є високим, що достатньо для виникнення явища охолодження, у більшій кількості відливок є елемент V. Мікроструктура виливка - ферит, перліт, графіт і карбід. Частина карбіду містить Cr, V та інші мікролегуючі елементи, а мікротвердість становить понад 1 HV, що є основною причиною важкої обробки. Тому для підвищення продуктивності механічної обробки, по-перше, вміст V і Cr не повинен перевищувати норматив. По-друге, слід збільшити вміст Si і спочатку вибрати додавання в інокуляцію. Для вимогливих відливок карбід можна розкласти за допомогою графітизуючого відпалу.

Білі кути тонкостінного сірого чавуну є поширеними дефектами виливків [1-4]. Як правило, дрібні виливки мають тонкі стінки і відливаються в зеленому піску. Хоча хімічний склад розплавленого чавуну є кваліфікованим, через вплив товщини стінки відливки та теплопровідності виливка, товсті та тонкі частини однієї виливки. І всередині, і ззовні можуть отримати різну організацію. Особливо кути виливків схильні до білих горбів, які викликають труднощі при механічній обробці, в результаті чого утворюється так званий «твердий матеріал». Більшість частин сірого чавуну «твердий матеріал» зустрічається в частині чорнової частини. Такі як: краї та кути, борозенки, опуклі поверхні, поверхні тощо. Твердість матеріалу багато в чому залежить від схильності до білого рота. З метою вирішення складних завдань механічної обробки в реальному виробництві виливків певного підприємства, у цій роботі проводиться систематичне дослідження, аналізуються причини виникнення «твердих матеріалів» та пропонуються відповідні рішення.

1 Експериментальні матеріали та методи

На місці були відібрані зразки чавуну 22#, 26# та машинного лиття номер 0#. Здійснювали відбір проб методом розрізання дроту відповідно, і проводили спостереження оптичної тканини та тканини сканування. Хімічний на чавун і виливки
Випробування складу для виключення впливу мікроелементів на продуктивність обробки виливків. Виливки були відібрані для металографічного спостереження в оптичному та скануючому мікроскопах ZEISS, для вимірювання твердості використовували цифровий твердомітер за Брінелем HBS-3000 та мікротвердомітер HTM-1000TM. Хімічний склад чавуну та виливків наведено в таблиці 1.

C	Si	Mn	P	S	W	Te	Bi	Cr	V	Ce	B	Mo
0 # 3.73	1.75	0.17	0.15	0.12	≤ 0.01		5		5	0.11	0.027	0.01	0.004	4	≤ 0.01
22 # 4.08	1.86	0.055	0.07	0.02	≤ 0.01		5		5	≤ 0.010	≤ 0.010	0.01	0.002	2	≤ 0.01
26 # 3.38	2.51	0.17	0.45	0.095	≤ 0.01		5		5	0.023	0.044	0.01	0.008	9	≤ 0.01

2.1 Аналіз хімічного складу

Коли вуглець сірого чавуну існує у формі карбідів, він збільшує тенденцію до відбілювання, що ускладнює механічну обробку та викликає так звану проблему «твердого матеріалу». Тому сірий чавун повинен мінімізувати тенденцію до відбілювання, щоб вуглець існував у вигляді графіту. Різні елементи по-різному впливають на процес графітизації, а деякі прискорюють камені
Фарбування, дещо уповільнює графітізацію. Взагалі кажучи, більшість елементів, які можуть послабити силу зв’язку між атомами заліза та вуглецю та підвищити здатність атомів заліза до самодифузії, можуть сприяти графітізації чавуну; інакше це перешкоджатиме графітізації чавуну, тобто посилить схильність до білого рота. . Для випробування чавуну
Якість чавуну та усунення впливу мікроелементів на відбілювання виливків. Були випробувані п'ять елементів і загальні елементи відбілювання сировини та виливків. Кожен зразок був протестований на 13 елементів. Всього було випробувано 39 партій чавуну та виливків. Хімічний склад наведено в таблиці 1.

За китайським стандартом чавуну з чавуну (GB/T 718-2005) [5] у стандарті вміст Si в чавуні 22# становить 2.00% ~ 2.40%, а вміст Si в чавуні 26# становить 2.40% ~ 2.80%. Згідно з таблицею 2, тест на чавун 22# і 26# компанії показав, що вміст Si в чавуні 22# становив 1.86, що не відповідає нижній межі стандарту.
Він відповідає стандарту, а вміст Mn також низький. 26# Вміст P і S в чавуні занадто високий, вміст P досягає рівня 5, вміст S перевищує стандарт і містить певну кількість Cr. Тестовий склад виливки 0# показує, що лише вміст Cr в відбілюючих елементах досяг тенденції до відбілювання, а вміст інших мікроелементів не досяг мінімального вмісту, що викликає відбілювання, тому вплив є незначним. Порівняно з вибором п’яти елементів у «Довіднику з лиття» [6], можна побачити, що вміст вуглецю у виливках у цьому дослідженні відносно високий, вміст Si відносно низький, а вміст Mn відносно низький. .

2.2 Випробування на твердість

У твердомірі твердості Брінеля HBS-3000 з цифровим дисплеєм тест становить 1875 Н, діаметр індентора 2.5 мм, а твердість 5 тестів наведена в таблиці 2. На цифровому мікротвердомірі біла область на оптичній фотографії була позначена мікротвердістю. Результати наведені в таблиці 3. Тому, хоча середня макроскопічна твердість матриці дуже низька, тільки твердість за Брінеллем становить близько 145 HB, твердість її локальної області дуже висока, досягаючи твердості за Віккерсом близько 1 000 HV. . Чим менше ямка, тим вище твердість. Згідно з літературними даними, твердість фосфорної евтектики становить 500~700 HV, ледебуриту ≤ 800 HV, карбіду > 900 HV.

Таким чином, результати аналізу твердості показують, що біла область є твердим і крихким карбідом цементиту, що в основному виключає фосфорну евтектику, яка є основною причиною твердого матеріалу. Для точного визначення складу цього карбіду необхідний аналіз енергетичного спектру.

2.3 Аналіз енергетичного спектру

Часткове збільшення оптичної білої області показано на рис. 2 та рис. 3. Воно характеризується розподілом поглиблених отворів у матриці та характеристикою евтектики. Отже, енергетичний аналіз цієї області показує, що елементи, що містяться в заглибленій частині області, є елементами Fe, P і C, тому вона оцінюється як Fe3 (C, P), елемент P зберігається
Сегрегація. П-елемент у заглибленій частині вище, не евтектичний продукт, а отвір, утворений остаточним застиганням і усадкою. Рисунок 4 Результати аналізу енергетичного спектру показують, що окрім елементів Fe, P і C, біла область містить Cr і V, утворюючи карбіди сплавів, які є все твердішими.
Візьміть нарізку.

2.4 Організаційний аналіз

На оптичному фото показано металографічну структуру виливка, виготовленого травленням 4% спиртом азотної кислоти, як показано на малюнку 5. Серед них a, b, c і d — структура серцевини виливка, а e, f, g, h — структура кромки виливка. a, b, c, d і e, f, g, h відповідають 50, 100, 200 і 1,000-кратним фотографіям тканини. Відсканована фотографія тканини показана на малюнку 6, а стрілка вказує на білу область на відповідній оптичній фотографії тканини, яка є карбідною. Ділянки білого блоку є карбідами, лусочки — графітом, а сірі зони — перлітом. Видно, що металографічна структура ферит + перліт + графіт + карбід, ямкова структура. Білизна країв, очевидно, серйозніша, ніж білизна серця. Порівнюючи з GB/T7216-2009, видно, що [7] серцева тканина є початковою
Неочищений зіркоподібний графіт типу F має довжину близько 150 мкм і ширину близько 5 мкм. Він утворюється високовуглецевим розплавленим залізом при відносно великих умовах переохолодження. Структура крайового шару являє собою тонкий фігурний графіт, зібраний у хризантемоподібний розподіл графіту типу B. Довжина близько 100 мкм, а ширина 3 мкм. Визначити кількість карбідів
Кількість карбіду в серцевій тканині становить близько 5%, досягаючи рівня 3. Кількість карбідів у тканині краю становить близько 10%, досягаючи рівня 4. Коли вуглець знаходиться у формі графіту, графіт можна використовувати для змащується під час механічної обробки, і різання легко. Коли вуглець існує у формі карбіду (Fe3C), оскільки цементит Fe3C твердий і крихкий, механічна обробка є важкою, особливо якщо він містить інші легуючі елементи (наприклад, Cr), цементит сплаву ((Fe, M) 3C). важче і важче різати, а так звана проблема «твердого матеріалу» виникає під час механічної обробки [8]. Тому в процесі лиття деталей із сірого чавуну необхідно зменшити кількість вуглецю, щоб уникнути появи карбідів, і вжити деяких заходів для сприяння графітізації вуглецю, якщо це необхідно.

3 Аналіз та обговорення

Основними факторами, що впливають на продуктивність обробки виливків, є хімічний склад чавуну та швидкість охолодження затвердіння. Вміст вуглецю та вміст кремнію в хімічному складі чавуну є двома найважливішими регулюючими факторами. Швидкість охолодження виливка в основному залежить від товщини стінки виливка. Коли вміст вуглецю та кремнію в чавуні постійний, чим тонша стінка лиття, тим більша тенденція чавуну до відбілювання. Коли товщина стінки виливка постійна, чим більше загальний вміст вуглецю і кремнію в чавуні, тим ретельніше ступінь графітізації чавуну.

Вуглецевий еквівалент виливка в цьому дослідженні становить 4.36%, що є високовуглецевим еквівалентом лиття; відношення Si/C становить 0.46, що є низьким. Збільшення вуглецевого еквіваленту робить графітові пластівці товщі, їх кількість збільшується, а міцність і твердість зменшуються. Збільшення Si/C може зменшити схильність до білого рота.

При виробництві сірого чавуну також необхідно враховувати вплив перегріву та ефект гестації. Підвищення температури розплавленого заліза в певному діапазоні може призвести до подрібнення графіту, більш тонкої структури матриці, збільшення міцності на розрив і зниження твердості. Необхідно комплексно розглянути склад шихти, плавильного обладнання, енергетичні фактори хімічного складу. Інокуляційна обробка полягає в додаванні інокулянта до розплавленого чавуну для зміни металургійного стану розплавленого чавуну до того, як розплавлений чавун потрапляє в порожнину лиття, а для збільшення неспонтанного зародка відбувається очищення графіту. Тим самим покращується мікроструктура та продуктивність чавуну. Звичайні інокулянти включають феросиліцій, кальцієвий кремній і графіт. Поєднуючи нашу продукцію та виробничі витрати, рекомендується використовувати феросиліцій (75% кремнію, кількість додавання становить близько 0.4% від маси розплавленого чавуну). По-друге, феросиліцій барію та феросиліцію стронцію. Феросиліцій прищеплює швидкодіючий ефект, досягаючи піку протягом 1.5 хв, і зменшуючи до стану невагітності через 8 ~ 10 хв, що може зменшити ступінь переохолодження та схильність до білого рота, збільшити кількість евтектичних кластерів, утворюючи А-тип. графіту, покращують однорідність перерізу та підвищують опір. Міцність на розрив становить 10-20 МПа. Недоліки: погана стійкість до гниття. Якщо пізній процес інокуляції не використовується, він не ідеальний для великих перепадів товщини стінок і тривалого часу заливки.

Феросиліцій барію має більш сильну здатність збільшувати кількість евтектичних кластерів і покращувати однорідність розрізу, ніж феросиліцій. Здатність протистояти занепаду сильна, і ефект щеплення може зберігатися протягом 20 хвилин. Підходить для різних марок деталей із сірого чавуну, особливо підходить для великогабаритних товстостінних деталей та умов виробництва з тривалим часом заливки.

Феросиліцій стронцію має на 30-50% вищу здатність зменшувати білизну, ніж феросиліцій, і має кращу однорідність розрізу та здатність проти розпаду, ніж феросиліцій. У той же час він не збільшує кількість евтектичних скупчень, легко розчиняється, має менше шлаків. Тонкостінні деталі, особливо деталі, які потребують усадки та витоку з високоевтектичними кластерами, не бажані.

Вміст Mn у виливках у цьому дослідженні низький. Марганець сам по собі є елементом, який перешкоджає графітізації, але марганець може компенсувати сильний відбілюючий ефект сірки. Отже, в межах компенсації впливу сірки марганець фактично відіграє роль у сприянні графітізації. Практика довела, що збільшення вмісту марганцю може не тільки збільшити та очистити перліт, але й не зашкодить належним чином послабити контроль над сіркою. Тому рекомендується відповідним чином збільшити вміст Mn.

Висновок 4

Основною причиною труднощів механічної обробки виливків у цьому дослідженні є поява карбідів цементиту, особливо карбіди цементиту сплавів, що містять Cr, V та інші елементи, є основною причиною труднощів механічної обробки. Щоб покращити цю проблему, перша ідея полягає в тому, щоб зменшити або виключити карбіди в організації. Зміна складу виливків і налагодження виробничого процесу є ефективними способами. У поєднанні з конкретною виробничою ситуацією виливків у цьому дослідженні висуваються такі виробничі пропозиції:

• (1) Щоб збільшити вміст кремнію, першим вибором є додавання інокулянта перед заливкою. Для феросиліцію (75% кремнію), феросиліцій барію та феросиліцію стронцію також можна використовувати відповідно до часу заливки та впливу на місці. Рекомендується використовувати складні інокулянти (Si-Ba і RE-Si).
• (2) Збільште вміст марганцю у виливку, щоб компенсувати сильний ефект сірки на білому роті.
• (3) Покращити якість чавуну. 26#Вміст P і S у чавуну занадто високий.
• (4) Зменшити вміст Cr у виливках. Високий вміст Cr (>0.1) у виливках вже може викликати ефект відбілювання. Cr може значно підвищити твердість і пошкодити продуктивність обробки.

Посилання на цю статтю: Аналіз труднощів при обробці сірого чавуну

Заява про передрук: якщо немає спеціальних інструкцій, усі статті на цьому сайті оригінальні. Будь ласка, вкажіть джерело для передруку: https://www.cncmachiningptj.com/，дякую！

---

Цех з ЧПУ PTJ виробляє деталі з чудовими механічними властивостями, точністю та повторюваністю з металу та пластику. Доступне 5-осьове фрезерування з ЧПУ.Обробка високотемпературного сплаву діапазон вголос механічна обробка інконелей,обробка монелем,Обробка аскології Geek,Карп 49 механічна обробка,Обробка Hastelloy,Обробка Nitronic-60,Обробка Hymu 80,Механічна обробка інструментальної сталі, тощо. Ідеально підходить для космічних застосувань.Обробка з ЧПУ виробляє деталі з чудовими механічними властивостями, точністю та повторюваністю з металу та пластику. Доступні 3-осьові та 5-осьові фрезерні верстати з ЧПУ. Ми допоможемо вам запропонувати найбільш економічно ефективні послуги, які допоможуть вам досягти своєї мети. Ласкаво просимо зв’язатися з нами ( sales@pintejin.com ) безпосередньо для вашого нового проекту.