Rolul elementelor în turnături și ordinea adăugării acestora

În procesul de producție a turnăturilor, pentru a ajusta elementele chimice în intervalul cerut, trebuie să adăugăm elemente de aliere. Cantitatea fiecărui element adăugat turnăturii, momentul adăugării și ordinea adăugării acestora vor influența calitatea turnăturii. Încercăm să analizăm câteva elemente frecvent utilizate:

I. Rolul fiecărui element și principiul adăugării acestora

(1) Carbon (C)

Funcție:

Consolidarea matricei: C este elementul esențial de consolidare prin soluție solidă în oțel, formând carbura de fier (Fe₃C) pentru a îmbunătăți duritatea și rezistența.

Controlul solidificării: Un conținut ridicat de C va reduce fluiditatea oțelului topit și va crește tendința de contracție.

Principiul adăugării: Conținutul trebuie ajustat în funcție de performanța țintă (de obicei controlat la 0,15 %–0,3 % în oțelurile cu aliaje mici).

Risc excesiv: Când C > 0,5 %, tenacitatea scade semnificativ, iar sudabilitatea se deteriorează.

(2) Siliciul (Si)

Funcție:

Deoxidant: Reacționează preferențial cu O pentru a forma SiO₂, purificând astfel oțelul topit.

Întărire prin soluție solidă: Se dizolvă în ferită pentru a crește rezistența (rezistența la tractiune crește cu aproximativ 4 MPa pentru fiecare creștere de 0,1 % Si).

Principiul adăugării: Se adaugă în stadiul final al topirii (perioada de reducere), pentru a evita pierderile prin oxidare (de exemplu, aliaj de ferosiliciu).

Riscul unui conținut excesiv: Conținutul este controlat la 0,2 %–0,5 %; o valoare prea ridicată reduce tenacitatea.

(3) Manganul (Mn)

Funcție:

Deoxidare și desulfurare: Generează MnO (deoxidare) cu O și MnS (desulfurare) cu S.

Îmbunătățirea capacitatei de călire: Întârzie transformarea în perlite și îmbunătățește capacitatea de călire a martensitului.

Principiul adăugării: se adaugă în loturi în timpul perioadei de oxidare (dezoxidare + desulfurare) și se adaugă în perioada de reducere (dacă se ard).

Risc de conținut excesiv: conținutul este controlat la 0,8 %–1,5 %; o valoare prea ridicată poate duce ușor la fragilitate la revenire.

(4) Fosfor (P)

Funcție:

Elemente dăunătoare: se dizolvă în ferită, reducând plasticitatea și tenacitatea (tendință de fragilitate la rece).

Întărire prin soluție solidă: cantități urmăre de P pot îmbunătăți rezistența, dar cantitatea trebuie controlată riguros. Nu se recomandă adăugarea acestuia în producția în cuptoare de medie frecvență.

Principiu de control: se recomandă alegerea unor materii prime cu conținut scăzut de fosfor (de exemplu, oțel de casă) și evitarea adăugării suplimentare în timpul topirii.

Risc de conținut excesiv: conținutul trebuie să fie sub 0,035 % (pentru oțelul de înaltă calitate, sub 0,025 %).

(5) Sulful (S)

Funcție:

Elemente dăunătoare: formează FeS cu Fe, provocând fragilitate la cald (fisurare în timpul prelucrării la temperaturi înalte).

Controlul incluziunilor: trebuie combinat cu Mn pentru a genera MnS (reducerea efectelor dăunătoare).

Principiul de control: desulfurizarea prin adăugarea de Mn (raportul recomandat Mn:S este de 2:1–3:1).

Riscul unei cantități excesive: conținutul trebuie să fie mai mic de 0,035 % (pentru oțeluri speciale < 0,02 %).

(6) Crom (Cr)

Funcție:

Îmbunătățește călibrabilitatea: întârzie descompunerea austenitei și crește duritatea martensitului.

Rezistență la coroziune: formează un strat dens de oxid Cr₂O₃ (de exemplu, în oțelurile inoxidabile).

Refinează grăunții: inhibă creșterea grăunților de austenită.

Principiul adăugării: se adaugă în perioada de topire (necesită temperatură ridicată pentru dizolvare, datorită punctului său înalt de topire). Conținutul este de obicei de 0,5 %–2,0 % (ajustat în funcție de cerințele de rezistență la coroziune sau la uzură). rezistență la uzură).

(7) Molibden (Mo)

Funcție:

Refinarea grăunților: inhibă îngroșarea grăunților de austenită și îmbunătățește tenacitatea.

Stabilitate la temperaturi înalte: îmbunătățește duritatea la roșu și rezistența la fluaj.

Consolidare prin soluție solidă: sporește rezistența matricei.

Principiul adăugării: se adaugă în perioada de topire (similar cu Cr), pentru a evita volatilizarea la temperaturi înalte. Conținutul este de obicei de 0,1 %–0,3 % (mai ridicat pentru oțelurile bogate în molibden).

iI. Interacțiunea dintre elemente

(1) Efectul sinergic al C și Si/Mn

Echilibrul de dezoxidare: Si dezoxidează în primul rând, iar Mn contribuie la desulfurare, dar un conținut excesiv de Si va inhiba efectul de desulfurare al Mn.

Efectul asupra transformărilor de fază: atunci când conținutul de C este ridicat, Mn poate întârzia transformarea în perlite, determinând o creștere a austenitei reziduale.

(2) Efectul complementar al Cr și Mo

Suprapunerea capacitatea de călire: Cr și Mo îmbunătățesc împreună capacitatea de călire, fiind potrivite pentru oțelurile înalte la rezistență (de exemplu, HSLA).

Sinergie în rezistența la coroziune: Cr formează un film de pasivare, iar Mo îmbunătățește rezistența la pitting (de exemplu, combinația Cr-Mo din oțelul inoxidabil).

(3) Dăuna sinergică a fosforului și sulfului

Fragilitate la temperaturi scăzute: P agravează fragilitatea la rece, iar S provoacă fragilitatea la cald. Riscul trebuie redus prin controlul conținutului de Mn și al procesului.

iII. Adaptabilitatea procesului de topire în cuptoare de joasă frecvență

(1) Optimizarea secvenței de adăugare

Perioada de topire: Se adaugă elemente cu punct de topire ridicat, cum ar fi Cr și Mo, pentru a asigura dizolvarea completă.

Perioada de oxidare: Se adaugă Mn în porțiuni (pentru deoxidare + desulfurare). Produsele cu cerințe ridicate pot utiliza tehnologia de suflare cu oxigen, dar cantitatea de oxigen suflată trebuie controlată pentru a evita oxidarea excesivă.

Perioada de reducere: Se adaugă Si (deoxidare finală) și se completează cu Mn (dacă s-a consumat).