Grafito mazgelių skersmuo ir ilgis elastingoje geležyje ir jų santykis su kaliųjų geležies dalių kokybe
1. Grafito mazgelių skersmuo ir ilgis kaliojo geležies ir nacionalinių standartų
Įprastiniame kaliojo geležyje grafito mazgelių skersmuo paprastai būna tarp kelių mikronų ir dešimčių mikronų. Pavyzdžiui, kai kurioms įprastoms elastingoms geležies dalims vidutinis grafito mazgelių skersmuo gali būti apie 10–30 mikronų.
Remiantis GB/T 9441-2009 "Metalografiniu kaliojo geležies lygio patikrinimu", grafito mazgelių dydis yra padalintas į 6 klases, o 1 laipsnis yra didžiausias, o vidutinis skersmuo didesnis nei 25 μm; 6 klasė yra mažiausia, o vidutinis skersmuo mažesnis nei 6,3 μm. Skirtingi taikymo scenarijai turi skirtingus grafito mazgelių dydžio reikalavimus. Pvz., Kai kuriose automobilių dalyse, kuriose yra didesni reikalavimai, grafito mazgeliams gali tekti būti mažesni ir vienodesni, kad būtų pagerintos mechaninės savybės ir liejinių atsparumas susidėvėjimui.
Paprastai tariant, kai grafito mazgeliai yra 3 - 6 μm dydžio, išsamus kaliojo geležies veikimas yra gana puikus. Šiuo metu grafito rutuliai yra maži ir tolygiai pasiskirstę, o tai gali veiksmingai išsklaidyti įtempį, trukdyti įtrūkimų išsiplėtimui ir pagerinti medžiagos stiprumą, tvirtumą ir lankstumą. Tuo pačiu metu mažo dydžio grafito rutuliai turi didelę jungimosi plotą su matrica, o sąsajos šiluminis atsparumas yra mažas, o tai skatina šilumos laidumą ir gali padaryti ketaus paviršiaus kietumą vienodesnį, pagerindamas atsparumą dailiesiems.
Žvelgiant iš metalografinio patikrinimo perspektyvos, remiantis GB/T 9441-2009 „Metalografinis elastingo geležies standarto patikrinimas“, 5–7 grafito rutulio dydis paprastai gali atitikti visapusiško elastingo geležies našumo reikalavimus daugelyje taikymo scenarijų. Kai kuriuose specifiniuose elastinguose geležies produktuose, tokiuose kaip kaliojo geležies vamzdžiai, grafito dydis paprastai yra 6-7, sferoidizacijos lygis kontroliuojamas iki 1-3, o sferoidizacijos greitis yra didesnis arba lygus 80%, o tai gali sudaryti sąlygas medžiagai gauti geras mechanines savybes, drugumą ir atsparumą korozijai.
Tačiau optimalų elastingo geležies grafito rutulio dydį taip pat paveiks keli veiksniai, tokie kaip specifiniai taikymo scenarijai, gamybos procesai ir medžiagos sudėtis. Faktiškai jį reikia koreguoti ir optimizuoti atsižvelgiant į konkrečias aplinkybes.
2. Koks yra grafito rutulių dydžio kaliojo geležies poveikis liejinių veikimui?
Grafito rutuliukų dydis elastingoje geležyje turi daug specifinio poveikio jo veikimui, kuris daugiausia atsispindi šiais aspektais:
Mechaninės savybės
Stiprumas: Kai grafito rutuliai yra maži ir tolygiai pasiskirstę, jie gali efektyviau išsklaidyti stresą, trukdyti įtrūkimo išsiplėtimui ir padidinti kaliojo geležies stiprumą. Kadangi ryšių plotas tarp mažų - dydžio grafito rutulių ir matricos yra palyginti didelė, įtempių perdavimas yra vienodas, o medžiagos gebėjimas atsispirti išorinėms jėgoms yra sustiprintas.
Kietumas ir lankstumas: Maži grafito rutuliai gali padaryti ketaus matricą nuolatine. Kai matrica veikiama išorinių jėgų, matrica gali deformuoti tolygiau, taip pagerindama medžiagos kietumą ir lankstumą. Dideli - dydžio grafito rutuliai yra lygiaverčiai didesniems „defektams“, kurie yra linkę sukelti streso koncentraciją, kai jie patiria jėgą, todėl susidaro priešlaikinis medžiagos lūžis ir sumažėja kietumas bei lankstumas.
Nusidėvėjimo atsparumas
Kai grafito rutuliai yra maži ir tolygiai pasiskirstę, ketaus paviršiaus kietumas yra vienodesnis. Trinties proceso metu nėra lengva turėti pernelyg didelį vietinį nusidėvėjimą, o atsparumas dilimui yra geresnis. Tuo pačiu metu maži grafito rutuliai turi mažai pjaustymo matricai, o matrica gali geriau palaikyti apkrovą ir atsispirti nusidėvėjimui. Aplink didelius grafito rutulius lengvai susidaro grioveliai, kurie pagreitina medžiagos susidėvėjimą.
Atsparumas korozijai
Maži ir vienodi grafito rutuliai padeda sudaryti tankesnę oksido plėvelę ir pagerinti kaliojo geležies atsparumą korozijai. Kadangi maži grafito rutuliai yra tolygiai paskirstomi, ketaus mikrostruktūra yra vienodesnė. Koroziniame aplinkoje nėra lengva suformuoti vietines korozijos ląsteles, taip sulėtėjus korozijos greičiui. Dideli grafito rutuliai gali sukelti nevienodą ketaus mikrostruktūrą, o grafito rutulių ir matricos sąsają lengva tapti korozijos pradžia, sumažinant atsparumą korozijai.
Apdorojimo našumas
Grafito rutuliai yra maži, o apdorojimo metu poveikis įrankiui yra mažas, apdorojimo paviršiaus kokybė yra gera, o įrankio nusidėvėjimas yra palyginti mažas, o tai skatina pagerinti apdorojimo efektyvumą ir sumažinti apdorojimo išlaidas. Dideli grafito rutuliai gali padidinti apdorojimo paviršiaus šiurkštumą ir netgi sukelti tokius defektus kaip kraštų griūtis, turintys įtakos apdorojimo tikslumui ir paviršiaus kokybei.
3. Grynos spalvos geležies grafito rutuliukų įtaka liejinių atsparumui nusidėvėjimui yra tokia:
Maži grafito rutuliai: mažo dydžio ir vienodo dydžio grafito rutuliukai gali priversti ketaus matricą turėti gerą tęstinumą ir vienodesnį kietumą. Trinties proceso metu jis gali veiksmingai palaikyti apkrovą, ir nėra lengva turėti vietinę streso koncentraciją ir per didelį nusidėvėjimą, o atsparumas nusidėvėjimui yra geras. Tuo pačiu metu maži grafito rutuliai turi mažai padalijimo matricai, o tai gali sumažinti susidėvėjimo griovelių susidarymą ir taip pagerinti medžiagos atsparumą susidėvėjimui.
Dideli grafito rutuliai: dideli - dydžio grafito rutuliai yra lygiaverčiai medžiagos „defektams“, kuriuos lengva sukelti streso koncentraciją, kai jis yra jėgos. Trinties proceso metu susidėvėjimo grioveliai lengvai susidaro aplink didelius grafito rutulius, kurie pagreitina medžiagų susidėvėjimą. Be to, dėl didelių grafito rutulių ketaus mikrostruktūra padarys nelygią ketaus, todėl padidėja paviršiaus kietumo skirtumai ir sumažins bendrą atsparumą dilimui.
4. Kokie veiksniai daro įtaką elastingos geležies grafito rutulių dydžiui?
Cheminė sudėtis
Anglies ir silicio kiekis: Anglies yra pagrindinis grafito formavimo elementas. Esant dideliam anglies kiekiui, grafito rutulių skaičius padidėja, o dydis gali tapti mažesnis. Silicis gali skatinti grafitizaciją, o tinkamas silicio kiekis gali padaryti grafito sferas mažomis ir vienodomis. Tačiau jei silicio kiekis yra per didelis, tai sumažins išlydytos geležies sklandumą ir paveiks grafito sferų augimą.
Sferoidizatorius ir inokuliantas: sferoidizatorius gali padaryti grafitą kristalizuoti sferas, o tinkamas sferoidizatoriaus kiekis gali užtikrinti grafito sferų apvalumą ir dydžio vienodumą. Inokuliantas gali padidinti grafito šerdį, padidinti grafito sferų skaičių ir sumažinti jų dydį.
Lydymosi procesas
Geležiaus skysčio temperatūra: Jei geležies skysčio temperatūra yra per aukšta, grafito sferos augs ir lengvai sukels sferoidizacijos sumažėjimą. Jei temperatūra yra per žema, geležies skysčio sklandumas yra prastas, o tai neleidžia vienodam grafito sferų augimui.
Lydymo laikas: Tinkamai prailginus lydymosi laiką, geležies skysčio kompozicija gali būti vienodesnė, o tai skatina vienodą grafito sferų augimą. Tačiau per ilgas lydymosi laikas sukels geležies skystį oksiduoti, o tai paveiks grafito sferų susidarymą ir augimą.
Liejimo procesas
Piliavimo temperatūra: Jei liejimo temperatūra yra per aukšta, grafito sferos turės daugiau laiko augti kietėjimo proceso metu, todėl bus didesnis. Jei liejimo temperatūra yra per žema, išlydytos geležies užpildymo talpa yra prasta, o tai gali sukelti tokius trūkumus kaip šaltas uždarymas ir nepakankamas liejimas, turint įtakos grafito rutulių pasiskirstymui ir dydžiui.
Pilimo greitis: Jei pilimo greitis yra per greitas, išlydytos geležies srautas pelėsio ertmėje bus neramus, todėl grafito rutuliai bus plaunami ir susiduria, ir tai paveiks jų augimą ir pasiskirstymą. Jei liejimo greitis yra per lėtas, išlydyta geležis ilgą laiką atvės bėgike, kuris iš anksto gali sudaryti grafito rutulius, todėl bus netolygūs grafito rutulio dydžiai.
Aušinimo greitis
Greitas aušinimo greitis ir didelis superįkaitinimas padidins grafito rutulių branduolio greitį, padidins grafito rutulių skaičių ir sumažins jų dydį. Jei aušinimo greitis yra lėtas, grafito rutuliai turi daugiau laiko augti ir jų dydis padidės. Faktinėje gamyboje aušinimo greitį galima sureguliuoti kontroliuojančiais veiksniais, tokiais kaip liejimo medžiagos ir sienos storis.
