Құймалардағы элементтердің рөлі және оларды қосу реті

Құю өндірісінің процесінде химиялық элементтерді қажетті шектерге реттеу үшін біз легирлеуші элементтерді қосуымыз керек. Әрбір элементтің құйманың құрамына қосылатын мөлшері, қосылу уақыты мен қосылу реті құйманың сапасына әсер етеді. Біз кеңінен қолданылатын бірнеше элементті талдаймыз:

М. Әрбір элементтің рөлі және оны қосу принципі

(1) Көміртегі (C)

Функциясы:

Матрицаны нығайту: C — болаттағы негізгі ерітіндіде бекітілу арқылы нығайтатын элемент, темірмен цементит (Fe₃C) түзіп, қаттылық пен беріктікті арттырады.

Қатаяру процесін реттеу: Жоғары C мөлшері балқыған болаттың ағыздығын төмендетеді және сығылуға бейімділікті арттырады.

Қосу принципі: Мазмұны мақсатты өнімділікке сәйкес түзетілуі керек (жалпы жағдайда төмен легирленген болатта 0,15%–0,3% аралығында бақыланады).

Артық қауіп: Егер C > 0,5% болса, бұзылуға қарсы төзімділік белгілі дәрежеде төмендейді және дәнекерлеуге жарамдылығы нашарлайды.

(2) Кремний (Si)

Функциясы:

Деоксидатор: Балқытылған болатты тазарту үшін оттегімен алдымен әрекеттесіп, SiO₂ түзеді.

Ерітіндіде бекіту: Темірдің феррит фазасына ериді және беріктігін арттырады (Si мөлшері әрбір 0,1%-ға артқан сайын тартылу беріктігі шамамен 4 МПа-ға артады).

Қосу принципі: Тотығуға ұшыраудан сақтану үшін балқыту процесінің соңғы кезеңінде (тотығу кезеңінде) қосылады (мысалы, темір-кремний қорытпасы).

Артық мөлшердің қаупі: Мазмұны 0,2%–0,5% аралығында бақыланады; артық болса, бұзылуға қарсы төзімділік төмендейді.

(3) Марганец (Mn)

Функциясы:

Деоксидация және десульфурация: Оттегімен MnO (деоксидация) және күкіртпен MnS (десульфурация) түзеді.

Қатайыту қабілетін жақсарту: Перлиттің трансформациясын кешіктіреді және мартенситтің қатайыту қабілетін жақсартады.

Қосу принципі: тотығу кезеңінде (дегазация + десульфурация) партиялар бойынша қосылады, қалпына келтіру кезеңінде (егер жанып кетсе) қосылады.

Артық мөлшердің қаупі: мөлшері 0,8%–1,5% аралығында бақыланады; тым жоғары болса, темірдің қаттылығы төмендейді.

(4) Фосфор (P)

Функциясы:

Зиянды элементтер: ферритте ериді, пластикалық қасиеттер мен тоқтылықты төмендетеді (суықта сынғыштыққа бейімділік).

Ерітіндіде қаттылықты арттыру: фосфордың із қалдырған мөлшері беріктікті арттырады, бірақ оның мөлшері қатал бақылануы тиіс. Орта жиілікті пеште өндірісте оны қосу ұсынылмайды.

Бақылау принципі: төмен фосфорлы шикізаттарды (мысалы, металл қалдықтарын) таңдауға тырысыңыз және балқыту кезінде қосымша қоспаңыз.

Артық мөлшердің қаупі: мөлшері 0,035%-дан кем болуы керек (жоғары сапалы болат үшін 0,025%-дан кем болуы керек).

(5) Күкірт (S)

Функциясы:

Зиянды элементтер: темірмен FeS қосылысын түзеді, ыстықта сынғыштыққа әкеледі (жоғары температурада өңдеу кезінде трещиналар пайда болады).

Қосылыстарды бақылау: зиянын азайту үшін Mn-мен бірге MnS түзу керек.

Бақылау принципі: Mn қосу арқылы күкіртсіздендіру (Mn:S қатынасы 2:1~3:1 болуы ұсынылады).

Артық мөлшердің қаупі: мазмұны 0,035%-дан аз болуы керек (арнайы болат үшін <0,02%).

(6) Хром (Cr)

Функциясы:

Қаттылықты арттыру: аустениттің ыдырауын кешіктіреді және мартенситтің қаттылығын көтереді.

Коррозияға төзімділік: тығыз Cr₂O₃ оксидтік қабат түзеді (мысалы, коррозияға төзімді болаттарда).

Тәжірибелік дәндерді іріктеу: аустениттің дән өсуін басады.

Қосу принципі: балқыту кезеңінде қосылады (балқу температурасы жоғары, еру үшін жоғары температура қажет). Мазмұны әдетте 0,5%~2,0% (коррозияға немесе созылуға төзімділік талаптарына қарай реттеледі). тұрақтылық талаптарына қарай реттеледі).

(7) Молибден (Mo)

Функциясы:

Дәнекерлерді жетілдіру: аустениттің дәнекерлерінің ірілеуін басу және төзімділікті жақсарту.

Жоғары температурада тұрақтылық: қызыл қаттылық пен ползучестьке қарсы төзімділікті жақсарту.

Ерітіндіде бекіту: матрицаның беріктігін арттыру.

Қосу принципі: қыздыру кезеңінде (Cr сияқты) қосу, бұл жоғары температурада кептелуін болдырмау үшін. Мөлшері әдетте 0,1%–0,3% (жоғары молибденді болаттар үшін жоғарырақ).

iI. Элементтердің өзара әрекеттесуі

(1) C және Si/Mn элементтерінің синергетикалық әсері

Дегазация теңдігі: алдымен Si дегазациялайды, Mn күкіртті жоюға көмектеседі, бірақ артық мөлшерде Si Mn-нің күкіртті жою әсерін басады.

Фазалық түрлену әсері: Көміртегі мөлшері жоғары болғанда, Mn перлиттің түрленуін кешіктіруі мүмкін, нәтижесінде қалдық аустенит мөлшері артады.

(2) Cr және Mo элементтерінің толықтырушы әсері

Қаттылыққа қабілеттіліктің қосылуы: Cr және Mo қаттылыққа қабілеттілікті бірлесіп жақсартады, ол жоғары беріктікті болаттар үшін (мысалы, HSLA) қолайлы.

Коррозияға төзімділіктің синергетикалық әсері: Cr пассивтендіруші қабықша құрады, ал Mo шұңқырлануға төзімділікті арттырады (мысалы, айнадай болаттағы Cr-Mo комбинациясы).

(3) P және S-тің синергетикалық зияны

Төмен температурадағы сүйектілік: P суық сүйектілікті күшейтеді, ал S ыстық сүйектілікке әкеледі. Қауіптің деңгейін Mn және өндірістік бақылау арқылы төмендету қажет.

ⅲ. Орта жиілікті пештегі балқыту процесінің ыңғайлылығы

(1) Қосылу ретінің оптимизациясы

Балқыту кезеңі: Толық еруін қамтамасыз ету үшін Cr және Mo сияқты балқу температурасы жоғары элементтерді қосу.

Тотығу кезеңі: Mn-ді партиялар бойынша қосу (дегазация + десульфурация). Жоғары талаптар қойылатын өнімдер үшін оттегімен үрлеу технологиясын қолдануға болады, бірақ оттегімен үрлеу мөлшерін бақылау қажет, өйткені артықшылық тотығуға әкеледі.

Тотықсыздану кезеңі: Si қосу (соңғы дегазация) және Mn-ді (егер оның мөлшері азайған болса) толықтыру.