Vloga pogosto uporabljenih elementov v sivi litini
1.Ogljik in silicij: Ogljik in silicij sta elementa, ki močno spodbujata grafitizacijo. Ogljikov ekvivalent lahko uporabimo za ponazoritev njihovih učinkov na metalografsko strukturo in mehanske lastnosti sive litine. Povečanje ogljikovega ekvivalenta povzroči, da grafitni kosmiči postanejo bolj grobi, poveča se njihovo število ter zmanjšata trdnost in trdota. Ravno nasprotno, zmanjšanje ogljikovega ekvivalenta lahko zmanjša število grafitov, prečisti grafit in poveča število primarnih avstenitnih dendritov, s čimer se izboljšajo mehanske lastnosti sive litine. Vendar bo zmanjšanje ogljikovega ekvivalenta povzročilo zmanjšanje učinkovitosti vlivanja.
2.Mangan: sam mangan je element, ki stabilizira karbide in ovira grafitizacijo. Ima učinek stabilizacije in rafiniranja perlita v sivi litini. V območju od Mn=0,5 % do 1,0 % je povečanje količine mangana ugodno za izboljšanje trdnosti in trdote.
3. Fosfor: Ko vsebnost fosforja v litem železu preseže 0,02 %, se lahko pojavi intergranularni fosforjev evtektik. Topnost fosforja v avstenitu je zelo majhna. Ko se lito železo strdi, fosfor v bistvu ostane v tekočini. Ko je evtektično strjevanje skoraj končano, je sestava preostale tekoče faze med evtektičnimi skupinami blizu trojne evtektične sestave (Fe-2%, C-7%, P). Ta tekoča faza se strdi pri približno 955 ℃. Ko se lito železo strdi, se molibden, krom, volfram in vanadij ločijo v tekoči fazi, bogati s fosforjem, kar poveča količino fosforjevega evtektika. Ko je vsebnost fosforja v litem železu visoka, bo poleg škodljivih učinkov samega fosforjevega evtektika zmanjšala tudi vsebnost legirnih elementov v kovinski matrici in s tem oslabila učinek legirnih elementov. Fosforjeva evtektična tekočina je kašasta okoli evtektične skupine, ki se strdi in raste, in jo je težko obnoviti med krčenjem pri strjevanju, ulitek pa je bolj nagnjen k krčenju.
4. Žveplo: Zmanjšuje tekočnost staljenega železa in povečuje nagnjenost ulitkov k vročemu pokanju. Je škodljiv element v ulitkih. Zato mnogi mislijo, da čim manjša je vsebnost žvepla, tem bolje. Dejansko, ko je vsebnost žvepla ≤0,05 %, ta vrsta litega železa ne deluje za običajno cepivo, ki ga uporabljamo. Razlog je v tem, da cepivo zelo hitro propade, na ulitkih pa se pogosto pojavijo bele lise.
5.Baker: Baker je najpogosteje dodan legirni element pri proizvodnji sive litine. Glavni razlog je, da ima baker nizko tališče (1083 ℃), ga je enostavno taliti in ima dober legirni učinek. Zmožnost grafitizacije bakra je približno 1/5 sposobnosti silicija, zato lahko zmanjša nagnjenost litega železa k belemu odlivu. Hkrati lahko baker tudi zniža kritično temperaturo transformacije avstenita. Zato lahko baker spodbuja nastajanje perlita, poveča vsebnost perlita in prečisti perlit ter okrepi perlit in ferit v njem, s čimer poveča trdoto in trdnost litega železa. Vendar pa večja kot je količina bakra, bolje je. Ustrezna količina dodanega bakra je 0,2 % do 0,4 %. Pri dodajanju velike količine bakra je sočasno dodajanje kositra in kroma škodljivo za učinkovitost rezanja. To bo povzročilo nastanek velike količine sorbitne strukture v matrični strukturi.
6. Krom: Učinek legiranja kroma je zelo močan, predvsem zato, ker dodatek kroma poveča nagnjenost staljenega železa k belemu litku, ulitek pa se zlahka skrči, kar povzroči odpadke. Zato je treba količino kroma nadzorovati. Po eni strani se upa, da staljeno železo vsebuje določeno količino kroma za izboljšanje trdnosti in trdote ulitka; po drugi strani pa je krom strogo nadzorovan na spodnji meji, da se prepreči krčenje ulitka in povzroči povečanje stopnje odpadkov. Tradicionalne izkušnje pravijo, da ko vsebnost kroma v prvotnem staljenem železu preseže 0,35 %, bo to usodno vplivalo na ulitek.
7. Molibden: Molibden je tipičen element, ki tvori spojino, in močan stabilizator perlita. Lahko rafinira grafit. Ko je ωMo<0,8 %, lahko molibden prečisti perlit in okrepi ferit v perlitu ter tako učinkovito izboljša trdnost in trdoto litega železa.
Upoštevati je treba več težav pri sivi litini
1. Povečanje pregrevanja ali podaljšanje časa zadrževanja lahko povzroči, da obstoječa heterogena jedra v talini izginejo ali zmanjša njihovo učinkovitost, kar zmanjša število avstenitnih zrn.
2. Titan ima učinek rafiniranja primarnega avstenita v sivi litini. Ker lahko titanovi karbidi, nitridi in karbonitridi služijo kot osnova za nukleacijo avstenita. Titan lahko poveča jedro avstenita in izboljša avstenitna zrna. Po drugi strani, ko je v staljenem železu presežek Ti, bo S v železu reagiral s Ti namesto z Mn in tvoril delce TiS. Grafitno jedro TiS ni tako učinkovito kot jedro MnS. Zato je tvorba evtektičnega grafitnega jedra zakasnjena, s čimer se podaljša čas izločanja primarnega avstenita. Vanadij, krom, aluminij in cirkonij so podobni titanu, saj zlahka tvorijo karbide, nitride in karbonitride ter lahko postanejo avstenitna jedra.
3. Obstajajo velike razlike v učinkih različnih inokulantov na število evtektičnih skupkov, ki so razvrščeni v naslednjem vrstnem redu: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi, ki vsebuje Sr ali Ti, šibkeje vpliva na število evtektičnih skupkov. Najboljši učinek imajo cepiva, ki vsebujejo redke zemlje, učinek pa je izrazitejši pri dodajanju v kombinaciji z Al in N. Ferosilicij, ki vsebuje Al in Bi, lahko močno poveča število evtektičnih skupkov.
4. Zrna grafitno-avstenitne dvofazne simbiotske rasti, oblikovana z grafitnimi jedri kot središčem, se imenujejo evtektični grozdi. Submikroskopski grafitni agregati, ostanki nestaljenih grafitnih delcev, primarne veje grafitnih kosmičev, spojine z visokim tališčem in plinski vključki, ki obstajajo v staljenem železu in so lahko jedra evtektičnega grafita, so tudi jedra evtektičnih grozdov. Ker je evtektično jedro izhodišče rasti evtektičnega grozda, število evtektičnih grozdov odraža število jeder, ki lahko zrastejo v grafit v evtektični železovi tekočini. Dejavniki, ki vplivajo na število evtektičnih grozdov, vključujejo kemično sestavo, stanje jedra staljenega železa in hitrost ohlajanja.
Pomemben vpliv ima količina ogljika in silicija v kemični sestavi. Bližje ko je ogljikov ekvivalent evtektični sestavi, več je evtektičnih grozdov. S je še en pomemben element, ki vpliva na evtektične skupke sive litine. Nizka vsebnost žvepla ne prispeva k povečanju evtektičnih grozdov, ker je sulfid v staljenem železu pomembna snov grafitnega jedra. Poleg tega lahko žveplo zmanjša medfazno energijo med heterogenim jedrom in talino, tako da se lahko aktivira več jeder. Ko je W (S) manj kot 0,03 %, se število evtektičnih skupkov bistveno zmanjša, učinek inokulacije pa se zmanjša.
Ko je masni delež Mn znotraj 2 %, se količina Mn poveča in temu primerno se poveča število evtektičnih skupkov. Nb je enostavno ustvariti ogljikove in dušikove spojine v staljenem železu, ki deluje kot grafitno jedro za povečanje evtektičnih grozdov. Ti in V zmanjšata število evtektičnih grozdov, ker vanadij zmanjša koncentracijo ogljika; titan zlahka zajame S v MnS in MgS, da tvori titanov sulfid, njegova sposobnost nukleacije pa ni tako učinkovita kot MnS in MgS. N v staljenem železu poveča število evtektičnih skupkov. Ko je vsebnost N manjša od 350 x10-6, to ni očitno. Po prekoračitvi določene vrednosti se podhladitev poveča, s čimer se poveča število evtektičnih skupkov. Kisik v staljenem železu zlahka tvori različne oksidne vključke kot jedra, tako da se z večanjem kisika povečuje število evtektičnih skupkov. Poleg kemijske sestave je pomemben vplivni dejavnik stanje jedra evtektične taline. Dolgotrajno vzdrževanje visoke temperature in pregrevanje bo povzročilo izginotje ali zmanjšanje prvotnega jedra, zmanjšanje števila evtektičnih grozdov in povečanje premera. Obdelava z inokulacijo lahko močno izboljša stanje jedra in poveča število evtektičnih grozdov. Hitrost ohlajanja zelo očitno vpliva na število evtektičnih grozdov. Hitrejše kot je ohlajanje, več je evtektičnih skupkov.
5. Število evtektičnih grozdov neposredno odraža debelino evtektičnih zrn. Na splošno lahko drobna zrna izboljšajo učinkovitost kovin. Pod predpostavko enake kemijske sestave in vrste grafita, ko se število evtektičnih grozdov poveča, se natezna trdnost poveča, ker grafitne plošče v evtektičnih grozdih postanejo bolj drobne, ko se poveča število evtektičnih grozdov, kar poveča trdnost. S povečanjem vsebnosti silicija pa se znatno poveča število evtektičnih skupin, namesto tega pa se zmanjša trdnost; trdnost litega železa se poveča s povišanjem temperature pregretja (do 1500 ℃), vendar se v tem času število evtektičnih skupin znatno zmanjša. Razmerje med zakonom o spremembi števila evtektičnih skupin, ki ga povzroča dolgotrajna inokulacijska obdelava, in povečanjem trdnosti nima vedno enakega trenda. Trdnost, pridobljena z inokulacijsko obdelavo s FeSi, ki vsebuje Si in Ba, je višja od tiste, pridobljene s CaSi, vendar je število evtektičnih skupin litega železa veliko manjše kot pri CaSi. S povečanjem števila evtektičnih skupin se poveča nagnjenost litega železa k krčenju. Da bi preprečili nastanek krčenja v majhnih delih, je treba število evtektičnih skupin nadzorovati pod 300 ~ 400/cm2.
6. Dodajanje legirnih elementov (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb), ki spodbujajo podhlajevanje v grafitiziranih inokulantih, lahko izboljša stopnjo podhlajanja litega železa, prečisti zrna, poveča količino avstenita in spodbuja nastanek perlit. Dodane površinsko aktivne elemente (Te, Bi, 5b) je mogoče adsorbirati na površini grafitnih jeder, da se omeji rast grafita in zmanjša velikost grafita, da se doseže namen izboljšanja celovitih mehanskih lastnosti, izboljšanja enotnosti in povečanja organizacijske regulacije. To načelo je bilo uporabljeno v proizvodni praksi visokoogljičnega litega železa (kot so zavorni deli).
Čas objave: jun-05-2024
