Peranan Unsur-unsur dalam Tuangan dan Susunan Penambahan

Dalam proses pengeluaran tuangan, untuk menyesuaikan unsur-unsur kimia ke dalam julat yang diperlukan, kita perlu menambah unsur-unsur aloi. Jumlah setiap unsur yang ditambahkan ke dalam tuangan, masa penambahan, dan urutan penambahan akan mempengaruhi kualiti tuangan. Kami cuba menganalisis beberapa unsur yang biasa digunakan:

I. Peranan setiap unsur dan prinsip penambahannya

(1) Karbon (C)

Fungsi:

Penguatan matriks: C merupakan unsur utama penguatan larutan pepejal keluli, membentuk semenit (Fe₃C) dengan besi untuk meningkatkan kekerasan dan kekuatan.

Kawalan pembekuan: Kandungan C yang tinggi akan mengurangkan kelikatan keluli cair dan meningkatkan kecenderungan susut.

Prinsip penambahan: Kandungan perlu disesuaikan mengikut prestasi sasaran (secara umumnya dikawal pada 0,15% hingga 0,3% dalam keluli aloi rendah).

Risiko berlebihan: Apabila C > 0,5%, ketangguhan menurun secara ketara dan kebolehlasakan las menjadi lebih buruk.

(2) Silikon (Si)

Fungsi:

Penyahoksida: Bertindak balas secara utamanya dengan O untuk membentuk SiO₂ bagi memurnikan keluli cair.

Penguatan larutan pepejal: Larut dalam ferit untuk meningkatkan kekuatan (kekuatan tegangan meningkat sekitar 4 MPa bagi setiap peningkatan 0,1% Si).

Prinsip penambahan: Ditambahkan pada peringkat akhir peleburan (peringkat penurunan) untuk mengelakkan kehilangan akibat pengoksidaan (contohnya aloi ferrosilikon).

Risiko kandungan berlebihan: Kandungan dikawal pada 0,2% hingga 0,5%; terlalu tinggi akan mengurangkan ketangguhan.

(3) Mangan (Mn)

Fungsi:

Penyahoksidaan dan penyahulfuran: Menghasilkan MnO (penyahoksidaan) dengan O, dan menghasilkan MnS (penyahulfuran) dengan S.

Meningkatkan kebolehkerasan: Menangguhkan transformasi pearlit dan meningkatkan kebolehkerasan martensit.

Prinsip penambahan: tambah secara berkelompok semasa tempoh pengoksidaan (pengurangan oksigen + pengeluaran belerang), dan tambah semasa tempoh penurunan (jika terbakar).

Risiko kandungan berlebihan: kandungan dikawal pada 0.8% hingga 1.5%; jika terlalu tinggi, akan mudah menyebabkan kerapuhan haba.

(4) Fosforus (P)

Fungsi:

Unsur berbahaya: larut dalam ferit, mengurangkan kebolehtakungan dan ketegasan (kecenderungan rapuh sejuk).

Penguatan larutan pepejal: jumlah kecil fosforus boleh meningkatkan kekuatan, tetapi kuantitinya perlu dikawal dengan ketat. Tidak digalakkan menambahkannya dalam pengeluaran relau frekuensi sederhana.

Prinsip kawalan: Cuba pilih bahan mentah berfosforus rendah (seperti keluli buruk) dan elakkan penambahan tambahan semasa pelakuran.

Risiko kuantiti berlebihan: kandungan perlu kurang daripada 0.035% (keluli berkualiti tinggi memerlukan kurang daripada 0.025%).

(5) Belerang (S)

Fungsi:

Unsur berbahaya: membentuk FeS bersama besi, menyebabkan kerapuhan panas (retak semasa pemprosesan suhu tinggi).

Kawalan inklusi: perlu digabungkan dengan Mn untuk menghasilkan MnS (mengurangkan kesan buruk).

Prinsip kawalan: penghilangan belerang dengan menambahkan Mn (nisbah Mn:S disyorkan 2:1 hingga 3:1).

Risiko jumlah berlebihan: kandungan mesti kurang daripada 0.035% (keluli khas <0.02%).

(6) Kromium (Cr)

Fungsi:

Meningkatkan ketahanan pengerasan: melambatkan penguraian austenit dan meningkatkan kekerasan martensit.

Rintangan kakisan: membentuk lapisan oksida Cr₂O₃ yang padat (seperti keluli tahan karat).

Memperhalus butir: menghalang pertumbuhan butir austenit.

Prinsip penambahan: ditambah semasa tempoh peleburan (takat lebur tinggi, memerlukan pelarutan pada suhu tinggi). Kandungannya biasanya 0.5% hingga 2.0% (dilaraskan mengikut keperluan rintangan kakisan atau rintangan haus). rintangan haus).

(7) Molibdenum (Mo)

Fungsi:

Haluskan butir: menghalang pengkasaran butir austenit dan meningkatkan ketahanan impak.

Kestabilan suhu tinggi: meningkatkan kekerasan merah dan rintangan terhadap pelengkungan.

Penguatan larutan pepejal: meningkatkan kekuatan matriks.

Prinsip penambahan: tambah semasa tempoh peleburan (seperti Cr) untuk mengelakkan pengewapan pada suhu tinggi. Kandungannya biasanya ialah 0.1% hingga 0.3% (lebih tinggi untuk keluli molibdenum tinggi).

iI. Interaksi antara unsur-unsur

(1)Kesan sinergi antara C dan Si/Mn

Keseimbangan pendehidratan: Si mendehidrasi terlebih dahulu, manakala Mn membantu dalam pengasingan belerang, tetapi Si berlebihan akan menghalang kesan pengasingan belerang oleh Mn.

Kesan transformasi fasa: Apabila kandungan C tinggi, Mn mungkin melambatkan transformasi perlit, menyebabkan peningkatan austenit baki.

(2)Kesan saling melengkapi antara Cr dan Mo

Penindihan kemampuan pengerasan: Cr dan Mo bersama-sama meningkatkan kemampuan pengerasan, sesuai untuk keluli berkekuatan tinggi (seperti HSLA).

Sinergi rintangan kakisan: Cr membentuk lapisan pengalihan, manakala Mo meningkatkan rintangan terhadap kakisan titik (seperti gabungan Cr-Mo dalam keluli tahan karat).

(3) Kesan sinergi berbahaya oleh P dan S

Kerapuhan suhu rendah: P memperburuk kerapuhan sejuk, manakala S menyebabkan kerapuhan panas. Risiko ini perlu dikurangkan melalui kawalan Mn dan proses.

ⅲ. Keserasian proses pelakuran relau frekuensi sederhana

(1) Pengoptimuman turutan penambahan

Tempoh peleburan: Tambah unsur berketumpatan lebur tinggi seperti Cr dan Mo untuk memastikan kelarutan penuh.

Tempoh pengoksidaan: Tambah Mn secara berperingkat (pengurangan oksigen + pengeluaran belerang). Produk dengan keperluan tinggi boleh menggunakan teknologi tiupan oksigen, tetapi jumlah tiupan oksigen perlu dikawal untuk mengelakkan pengoksidaan berlebihan.

Tempoh penurunan: Tambah Si (pengurangan oksigen akhir) dan tambah Mn (jika terbakar).