Az elemek szerepe az öntvényekben és hozzáadásuk sorrendje

Az öntési gyártási folyamat során a kémiai elemek szükséges tartományba állítása érdekében ötvöző elemeket kell hozzáadnunk. Az egyes elemek öntvényhez való hozzáadott mennyisége, a hozzáadás időpontja és sorrendje befolyásolja az öntvény minőségét. Megpróbáljuk elemezni néhány gyakran használt elemet:

I. Az egyes elemek szerepe és hozzáadásuk elve

(1) Szén (C)

Funkció:

Mátrixerősítés: A C a acél alapvető szilárd oldat-erősítő eleme, vasal vas-karbidot (Fe₃C) képezve növeli a keménységet és a szilárdságot.

Szilárdulás szabályozása: A magas C-tartalom csökkenti az olvadt acél folyékonyságát, és növeli a zsugorodási hajlamot.

Hozzáadás elve: A tartalmat a célként megadott tulajdonságok alapján kell beállítani (általában alacsony ötvözésű acélokban 0,15–0,3 % között szabályozzák).

Túladagolási kockázat: Ha a C-tartalom meghaladja a 0,5 %-ot, a szívósság jelentősen csökken, és a hegeszthetőség romlik.

(2) Szilícium (Si)

Funkció:

Oxidálószerek eltávolítása: Előnyösen reagál az O-val SiO₂ képződése érdekében a olvadt acél tisztításához.

Szilárd oldat-megerősítés: A ferritba oldódik, növelve annak szilárdságát (a húzószilárdság kb. 4 MPa-kal nő minden 0,1%-os Si-növekedés esetén).

Hozzáadás elve: A kovácsolás késői szakaszában (redukciós időszakban) kell hozzáadni, hogy elkerüljük az oxidációs veszteséget (pl. feroszilícium ötvözet).

Túlzott tartalom kockázata: A tartalmat 0,2–0,5% között szabályozzák; túl magas érték csökkenti az ütőszilárdságot.

(3) Mangán (Mn)

Funkció:

Oxidálószerek eltávolítása és kéntelenítés: MnO-t (oxidálószerek eltávolítása) képez az O-val, illetve MnS-t (kéntelenítés) a S-sel.

Hegyesség javítása: Késlelteti a perlit átalakulását, és javítja a martenzit hegyességét.

Hozzáadás elve: Az oxidációs időszak alatt több részletben kell hozzáadni (oxidálószerek eltávolítása + kéntelenítés), illetve a redukciós időszakban (ha égés történt).

Túlzott tartalom kockázata: A tartalmat 0,8–1,5% között szabályozzák; túl magas érték könnyen vezethet hőkezelési ridegséghez.

(4) Foszfor (P)

Funkció:

Káros elemek: szilárd oldatot képeznek a ferritban, csökkentik a szakítószilárdságot és a szívósságot (hideg törékenység hajlam).

Szilárd oldatos erősítés: nyomokban jelen lévő foszfor növelheti a szilárdságot, de mennyiségét szigorúan ellenőrizni kell. Közepes frekvenciás kemencében történő gyártás esetén nem ajánlott hozzáadása.

Szabályozási elv: lehetőleg alacsony-foszfor tartalmú nyersanyagokat (pl. acélhulladékot) kell választani, és kerülni kell a hozzáadását olvadáskor.

Túlzott mennyiség kockázata: a tartalomnak 0,035%-nál kevesebbnek kell lennie (kiváló minőségű acélnál 0,025%-nál kevesebb).

(5) Kén (S)

Funkció:

Káros elemek: vas (Fe) és kén (S) reakciója FeS-t eredményez, ami meleg törékenységet okoz (magas hőmérsékleten történő feldolgozás során repedések keletkeznek).

Keverék- (inklúzió-) szabályozás: Mn jelenléte szükséges az MnS képződéséhez (káros hatás csökkentése érdekében).

Szabályozási elv: mangán hozzáadásával történő kéntelenítés (Mn:S arány ajánlott értéke 2:1–3:1).

Túlzott mennyiség kockázata: a tartalomnak 0,035%-nál kevesebbnek kell lennie (speciális acélok esetében <0,02%).

(6) Króm (Cr)

Funkció:

A keménység növelése: az ausztenit bomlásának késleltetése és a martenzit keménységének növelése.

Korrózióállóság: sűrű Cr₂O₃-oxidréteg képződése (pl. rozsdamentes acél).

Szemcseméret finomítása: az ausztenit szemcseméret-növekedésének gátlása.

Hozzáadás elve: olvadási időszakban történő hozzáadás (magas olvadáspont, magas hőmérsékleten történő oldódás szükséges). A tartalom általában 0,5–2,0 % (a korrózióállósági vagy kopásállósági követelmények szerint módosítható). ellenállási követelmények).

(7) Molibdén (Mo)

Funkció:

Szemcseméret finomítása: az ausztenit szemcseméret-kasarodásának gátlása és a szívósság javítása.

Magas hőmérsékleten való stabilitás: a vörös keménység és a folyási ellenállás javítása.

Szilárd oldat-megerősítés: a mátrixszilárdság növelése.

Hozzáadás elve: olvadási időszakban történő hozzáadás (hasonlóan a krómhoz), hogy elkerüljük a magas hőmérsékleten történő illékonyságot. A tartalom általában 0,1–0,3 % (magas molibdén-tartalmú acélok esetében magasabb).

iI. Az elemek közötti kölcsönhatás

(1) A C és Si/Mn szinergikus hatása

A fémkivonás egyensúlya: a Si először redukálja az oxigént, az Mn segít a kéntelenítésben, de túlzott Si-mennyiség gátolja az Mn kéntelenítő hatását.

Fázisátalakulási hatás: magas C-tartalom esetén az Mn lelassíthatja a perlitképződést, ami növeli a maradék ausztenit mennyiségét.

(2) A Cr és Mo kiegészítő hatása

Hegyesség növelésének szuperpozíciója: a Cr és Mo együttesen javítja a hegyességet, alkalmas nagy szilárdságú acélra (pl. HSLA-acél).

Korrózióállósági szinergia: a Cr passzív réteget képez, a Mo pedig megnöveli a lyukasodási ellenállást (pl. Cr-Mo kombináció rozsdamentes acélban).

(3) A P és S szinergikus káros hatása

Alacsony hőmérsékleti ridegség: a P fokozza a hideg ridegséget, az S pedig a forró ridegséget okozza. A kockázatot az Mn és a folyamatirányítás segítségével kell csökkenteni.

iII. Közepes frekvenciás kemence olvasztási folyamatának alkalmazkodóképessége

(1) A hozzáadási sorrend optimalizálása

Olvasztási időszak: Magas olvadáspontú elemek, például Cr és Mo hozzáadása a teljes feloldódás biztosítása érdekében.

Oxidációs időszak: Mn részleges hozzáadása (dezoxidálás + kéntelenítés). Magas minőségi igényű termékek esetén alkalmazható az oxigénfúvás technológiája, de az oxigénfúvás mennyiségét szabályozni kell az túlzott oxidáció elkerülése érdekében.

Redukciós időszak: Si hozzáadása (végső dezoxidálás) és Mn pótlása (ha égett).