Diameteren og lengden på grafittknuter i duktilt jern og deres forhold til kvaliteten på duktile jerndeler
1. Diameter og lengde på grafittknuter i duktilt jern og nasjonale standarder
I konvensjonelt duktilt jern er diameteren til grafittknuter vanligvis mellom noen få mikron og titalls mikron. For noen vanlige duktile jerndeler kan for eksempel gjennomsnittlig diameter på grafittknuter være rundt 10-30 mikron.
I henhold til GB/T 9441-2009 "metallografisk inspeksjon av duktil jern" -standard, er størrelsen på grafittknuter delt inn i 6 karakterer, med grad 1 som den største, med en gjennomsnittlig diameter større enn 25μm; Grad 6 er den minste, med en gjennomsnittlig diameter mindre enn 6,3μm. Ulike applikasjonsscenarier har forskjellige krav til størrelsen på grafittknuter. For eksempel, i noen bildeler med høyere krav, kan det hende at grafittknutene må være mindre og mer ensartet i størrelse for å forbedre de mekaniske egenskapene og slitestyrken til støpegods.
Generelt sett, når grafittknutene er 3 - 6μm i størrelse, er den omfattende ytelsen til duktilt jern relativt utmerket. På dette tidspunktet er grafittkulene små og jevnt fordelt, noe som effektivt kan spre stress, hindre sprekkutvidelse og forbedre styrken, seigheten og duktiliteten til materialet. Samtidig har de små grafittkulene et stort bindingsområde med matrisen, og grensesnittets termiske motstand er liten, noe som bidrar til varmeledning, og kan gjøre overflatens hardhet til støpejernet mer ensartet, forbedre slitestyrken.
Fra perspektivet med metallografisk inspeksjon, i henhold til GB/T 9441-2009 "Metallografisk inspeksjon av duktilt jern" -standard, kan grafittkulestørrelsen på 5-7 vanligvis oppfylle kravene til den omfattende ytelsen til duktilt jern i de fleste applikasjonsscenarier. I noen spesifikke duktile jernprodukter, så som duktile jernrør, er grafittstørrelsen vanligvis 6-7, sfæroidiseringsnivået kontrolleres til 1-3, og sfæroidiseringshastigheten er større enn eller lik 80%, noe som kan muliggjøre materialet for å oppnå gode mekaniske egenskaper, duktilitet og korrosjonsmotstand.
Imidlertid vil den optimale grafittkulestørrelsen til duktilt jern også bli påvirket av flere faktorer som spesifikke applikasjonsscenarier, produksjonsprosesser og materialsammensetning. I faktisk produksjon må den justeres og optimaliseres i henhold til spesifikke omstendigheter.
2. Hva er effekten av størrelsen på grafittkuler i duktilt jern på ytelsen til støpegods?
Størrelsen på grafittkuler i duktilt jern har mange spesifikke effekter på ytelsen, som hovedsakelig gjenspeiles i følgende aspekter:
Mekaniske egenskaper
Styrke: Når grafittkulene er små og fordelt jevnt, kan de spre stress mer effektivt, hindre sprekkutvidelse og gjøre styrken til duktilt jern høyere. Fordi bindingsområdet mellom liten - størrelse grafittkuler og matrisen er relativt stor, er stressoverføringen mer jevn, og materialets evne til å motstå ytre krefter forbedres.
Tøffhet og duktilitet: Små grafittkuler kan gjøre matrisen til støpejern mer kontinuerlig. Når den blir utsatt for ytre krefter, kan matrisen deformere seg jevnere, og dermed forbedre seigheten og duktiliteten til materialet. Store - størrelse grafittkuler tilsvarer større "defekter", som er utsatt for å forårsake stresskonsentrasjon når de blir utsatt for kraft, noe som resulterer i for tidlig brudd i materialet og redusert seighet og duktilitet.
Bruk motstand
Når grafittkulene er små og jevnt fordelt, er overflatens hardhet til støpejern mer ensartet. Under friksjonsprosessen er det ikke lett å ha overdreven lokal slitasje, og slitestyrken er bedre. Samtidig har små grafittkuler liten skjæreeffekt på matrisen, og matrisen kan bedre støtte belastningen og motstå slitasje. Bruk spor dannes enkelt rundt store grafittkuler, noe som akselererer slitasje av materialet.
Korrosjonsmotstand
Små og ensartede grafittkuler er med på å danne en tettere oksidfilm og forbedre korrosjonsmotstanden til duktilt jern. Fordi de små grafittkulene er jevnt fordelt, er mikrostrukturen til støpejern mer ensartet. I et etsende miljø er det ikke lett å danne lokale korrosjonsceller, og dermed bremse korrosjonshastigheten. Store grafittkuler kan forårsake ujevn mikrostruktur av støpejern, og grensesnittet mellom grafittkuler og matrise er lett å bli utgangspunktet for korrosjon, noe som reduserer korrosjonsmotstanden.
Behandlingsytelse
Grafittkuler er små, og under behandlingen er virkningen på verktøyet liten, overflatekvaliteten på behandlingen er god, og verktøyets slitasje er relativt liten, noe som bidrar til å forbedre prosesseringseffektiviteten og redusere behandlingskostnadene. Store grafittkuler kan øke ruheten på prosessoverflaten, og til og med forårsake defekter som kantkollaps, noe som påvirker prosesseringsnøyaktigheten og overflatekvaliteten.
3. Påvirkningen av størrelsen på grafittkuler av duktilt jern på slitasjemotstanden til støpe er som følger:
Små grafittkuler: grafittkuler med liten størrelse og ensartet fordeling kan gjøre at matrisen til støpejern har god kontinuitet og mer ensartet hardhet. Under friksjonsprosessen kan den effektivt støtte belastningen, og det er ikke lett å ha lokal spenningskonsentrasjon og overdreven slitasje, og slitestyrken er god. Samtidig har små grafittkuler liten splittende effekt på matrisen, noe som kan redusere dannelsen av slitasje spor, og dermed forbedre slitemotstanden til materialet.
Store grafittkuler: store - grafittkuler i størrelse tilsvarer "defekter" i materialet, som er enkle å forårsake stresskonsentrasjon når det blir utsatt for kraft. Under friksjonsprosessen dannes slitasje riller enkelt rundt store grafittkuler, noe som akselererer materialt slitasje. I tillegg vil store grafittkuler gjøre mikrostrukturen til støpejern ujevn, noe som resulterer i store forskjeller i overflatens hardhet og reduserer den generelle slitestyrken.
4. Hvilke faktorer påvirker størrelsen på grafittkuler i duktilt jern?
Kjemisk sammensetning
Karbon og silisiuminnhold: Karbon er hovedelementet i dannelsen av grafitt. Med høyt karboninnhold øker antallet grafittkuler og størrelsen kan bli mindre. Silisium kan fremme grafitisering, og en passende mengde silisium kan gjøre grafittfærer små og ensartet. Imidlertid, hvis silisiuminnholdet er for høyt, vil det redusere fluiditeten til det smeltede jernet og påvirke veksten av grafittfærer.
Sfheroidizer og inokulant: Sfherieidizer kan gjøre grafitt krystallisere i kuler, og den passende mengden sfheridizer tilsatt kan sikre at runde og størrelse ensartethet på grafittfærer. Inokulant kan øke grafittkjernen, øke antallet grafittfærer og redusere størrelsen.
Smelteprosess
Jernvæsketemperatur: Hvis jernvæsketemperaturen er for høy, vil grafittfærer vokse og lett forårsake sfæroidiseringsnedgang. Hvis temperaturen er for lav, er fluiditeten til jernvæsken dårlig, noe som ikke bidrar til den ensartede veksten av grafittfærer.
Smeltid: Riktig utvidelse av smeltetiden kan gjøre jernvæskesammensetningen mer ensartet, noe som bidrar til den ensartede veksten av grafittfærer. Imidlertid vil for lang smeltetid føre til at jernvæsken oksiderer, noe som påvirker dannelsen og veksten av grafittfærer.
Støpeprosess
Hellingstemperatur: Hvis støpemperaturen er for høy, vil grafittfærer ha mer tid til å vokse under størkningsprosessen, noe som resulterer i større størrelse. Hvis helletemperaturen er for lav, er fyllingskapasiteten til det smeltede jernet dårlig, noe som kan forårsake feil som kaldt lukkede og utilstrekkelig skjenking, noe som påvirker fordelingen og størrelsen på grafittkulene.
Hellingshastighet: Hvis hellingshastigheten er for rask, vil strømmen av smeltet jern i formhulen være turbulent, noe som vil føre til at grafittkulene blir vasket og kollidert, noe som påvirker deres vekst og distribusjon. Hvis hellingshastigheten er for treg, vil det smeltede jernet avkjøles i lang tid i løperen, som kan danne grafittkuler på forhånd, noe som resulterer i ujevne grafittkulestørrelser.
Kjølehastighet
Rask kjølehastighet og stor superkjøling vil øke kjernevirkningen for grafittkuler, øke antallet grafittkuler og redusere størrelsen. Hvis kjølehastigheten er treg, har grafittkulene mer tid til å vokse og størrelsen vil øke. I faktisk produksjon kan kjølehastigheten justeres ved å kontrollere faktorer som støpematerialer og veggtykkelse.
