Elementu loma liešanās izstrādājumos un to pievienošanas kārtība

Liešanas ražošanas procesā, lai regulētu ķīmiskos elementus vajadzīgajā diapazonā, mums jāpievieno sakausējuma elementi. Katra elementa daudzums, ko pievieno liešanai, pievienošanas laiks un secība ietekmē liešanas kvalitāti. Mēģināsim analizēt vairākus bieži izmantotos elementus:

I. Katras elementa loma un pievienošanas princips

(1) Ogleklis (C)

Funkcija:

Matricas nostiprināšana: C ir tērauda pamata šķīduma nostiprināšanas elements, veido cimentītu (Fe₃C) ar dzelzi, lai uzlabotu cietību un izturību.

Kristalizācijas kontrole: Augsts oglekļa saturs samazinās kausētā tērauda plūstamību un palielina sarukšanas tendenci.

Pievienošanas princips: saturu jāpielāgo atbilstoši mērķa veiktspējai (parasti zemā leģētā tēraudā kontrolē 0,15 %–0,3 % robežās).

Pārmērīga riska līmeņa gadījumā: ja C > 0,5 %, noturība ievērojami samazinās un metināmība pasliktinās.

(2) Kремниjs (Si)

Funkcija:

Deoksidētājs: priekšroka dodama reakcijai ar O, lai veidotu SiO₂ un attīrītu kausēto tēraudu.

Šķīduma stiprināšana: šķīst ferītā, palielinot izturību (katram 0,1 % Si pieaugumam stiepes izturība palielinās aptuveni par 4 MPa).

Pievienošanas princips: pievieno vēlā kausēšanas stadijā (redukcijas periodā), lai izvairītos no oksidācijas zaudējumiem (piemēram, ferokremnijs sakausējums).

Pārmērīga satura risks: saturu kontrolē 0,2 %–0,5 % robežās; pārāk augsts saturs samazina noturību.

(3) Manganis (Mn)

Funkcija:

Deoksidācija un desulfurizācija: veido MnO (deoksidācija) ar O un MnS (desulfurizācija) ar S.

Uzlabo cietināmību: novēlo perlitu pārvērtību un uzlabo martensīta cietināmību.

Pievienošanas princips: oksidācijas periodā pievieno partijās (deoksidēšana + desulfurizācija), reducēšanas periodā pievieno (ja notiek izdegšana).

Pārmērīga saturu risks: saturu kontrolē 0,8 %–1,5 % robežās; pārāk augsts saturs viegli izraisa temperatūras kriešanu.

(4) Fosfors (P)

Funkcija:

Kaitīgi elementi: šķīst cietajā šķīdumā ferītā, samazina plastiskumu un izturību (aizaugšanas tendence zemās temperatūrās).

Cietā šķīduma nostiprināšana: neliels P daudzums var uzlabot izturību, taču tā daudzumu jākontrolē stingri. Vidējās frekvences krāsnī ražošanā tā pievienošana nav ieteicama.

Kontroles princips: censties izvēlēties zemu fosforu saturu izejvielas (piemēram, metāllūžņus) un izvairīties no papildu pievienošanas kausēšanas laikā.

Pārmērīga daudzuma risks: saturam jābūt mazākam par 0,035 % (augstas kvalitātes tēraudam nepieciešams mazāk par 0,025 %).

(5) Sērs (S)

Funkcija:

Kaitīgi elementi: veido FeS ar Fe, izraisot karsto kriešanu (apstrādes laikā augstā temperatūrā rodas plaisas).

Iekļaušanas kontrole: jākombinē ar Mn, lai veidotu MnS (samazinātu kaitīgo ietekmi).

Kontroles princips: desulfurizācija, pievienojot Mn (Mn:S attiecība ieteicamā 2:1–3:1).

Pārmērīga daudzuma risks: saturam jābūt mazākam par 0,035 % (speciālajā tēraudā <0,02 %).

(6) Hroms (Cr)

Funkcija:

Uzlabo cietināmību: novēlo austenīta sadalīšanos un palielina martensīta cietību.

Korozijas izturība: veido blīvu Cr₂O₃ oksīda plēveli (piemēram, nerūsējošajā tēraudā).

Rafinē graudus: nomāc austenīta graudu augšanu.

Pievienošanas princips: pievieno kausēšanas laikā (augsta kušanas temperatūra, nepieciešama augsta temperatūra šķīšanai). Saturu parasti izvēlas 0,5 %–2,0 % (pielāgo atkarībā no korozijas izturības vai nodilumizturības prasībām). izturības prasībām).

(7) Molibdēns (Mo)

Funkcija:

Kviesu graudu rafinēšana: kavē austenīta graudu sabiezēšanu un uzlabo triecienizturību.

Augstas temperatūras stabilitāte: uzlabo sarkano cietību un lēnās deformācijas pretestību.

Cietā šķīduma nostiprināšana: palielina matricas izturību.

Pievienošanas princips: pievieno kausēšanas laikā (līdzīgi kā Cr), lai izvairītos no augstas temperatūras iztvaikošanas. Saturu parasti veido 0,1 %–0,3 % (augstāks molibdēna tēraudam).

iI. Elementu mijiedarbība

(1) C un Si/Mn sinerģiskais efekts

Deoksidēšanas līdzsvars: Si deoksidē pirmkārt, Mn palīdz desulfurizācijā, taču pārmērīgs Si saturis kavē Mn desulfurizācijas efektu.

Fāžu pārveidošanas efekts: kad C saturs ir augsts, Mn var novēlot perlitu pārveidošanos, kas noved pie atlikušās austenīta palielināšanās.

(2) Cr un Mo papildinošais efekts

Kalstamības pārklāšanās: Cr un Mo kopīgi uzlabo kalstamību, kas piemērota augstas izturības tēraudam (piemēram, HSLA).

Korozijas izturības sinerģija: Cr veido pasīvās plēves, bet Mo uzlabo caurumveida korozijas izturību (piemēram, Cr-Mo kombinācija nerūsējošajā tēraudā).

(3) P un S sinerģiskā kaitīgā ietekme

Zemtemperatūras trauslums: P pasliktina aukstuma trauslumu, bet S izraisa karstuma trauslumu. Risks jāsamazina, izmantojot Mn un procesa kontroli.

ⅲ. Vidzfrekvences krāsns kausēšanas procesa pielāgojamība

(1) Pievienošanas secības optimizācija

Kausēšanas periods: pievienot augstkušanas temperatūras elementus, piemēram, Cr un Mo, lai nodrošinātu pilnīgu izšķīšanu.

Oksidācijas periods: Mn pievienot partijās (deoksidācija + desulfurizācija). Augstas prasības izstrādājumiem var izmantot skābekļa pūšanas tehnoloģiju, taču skābekļa pūšanas daudzumam jābūt kontrolētam, lai izvairītos no pārmērīgas oksidācijas.

Redukcijas periods: pievienot Si (galīgā deoksidācija) un papildināt ar Mn (ja tas ir sadegis).