Rollen för grundämnen i gjutningar och ordningen för tillsats

I gjutningsproduktionsprocessen måste vi tillsätta legeringselement för att justera de kemiska elementen till det krävda intervallet. Mängden av varje element som tillsätts till gjutningen, tidpunkten för tillsatsen samt ordningen för tillsatsen påverkar gjutningens kvalitet. Vi försöker analysera flera vanligt använda element:

I. Varje elements roll och principen för tillsats

(1) Kol (C)

Funktion:

Matrisförstärkning: C är det centrala fastlösningsförstärkande elementet i stål och bildar cementit (Fe₃C) tillsammans med järn för att förbättra hårdhet och draghållfasthet.

Stelningskontroll: Ett högt C-innehåll minskar smältstålens flytbarhet och ökar krympningstendensen.

Additionsprincip: Innehållet måste justeras enligt den önskade prestandan (vanligtvis reglerat till 0,15–0,3 % i låglegerad stål).

Överrisk: När C > 0,5 % minskar segheten kraftigt och svetsbarheten försämrar sig.

(2) Kisel (Si)

Funktion:

Avsyreande medel: Reagerar föredragsvis med O för att bilda SiO₂ och rengöra smältstålet.

Fastsölningshärdning: Löser sig i ferrit och ökar hållfastheten (draghållfastheten ökar med ca 4 MPa för varje 0,1 % ökning av Si).

Additionsprincip: Tillsättas i senare delen av smältprocessen (reduktionsperioden) för att undvika oxidationsoförluster (t.ex. ferrosiliciumlegering).

Risk vid för högt innehåll: Innehållet regleras till 0,2–0,5 %; för högt innehåll minskar segheten.

(3) Mangan (Mn)

Funktion:

Avsyrening och avsvavelning: Bildar MnO (avsyrening) med O samt MnS (avsvavelning) med S.

Förbättrar härdbarheten: Fördröjer perlitransformationen och förbättrar martensithärdbarheten.

Additionsprincip: tillsätt i portioner under oxidationsperioden (avoxidation + desulfurering) och tillsätt under reduktionsperioden (om det brinner upp).

Risk för för högt innehåll: innehållet regleras till 0,8–1,5 %; för högt innehåll leder lätt till återhärtningssprödhet.

(4) Fosfor (P)

Funktion:

Skadliga element: löser sig i ferrit och minskar plasticiteten och segheten (kallsprödhetstendens).

Fastsölningshärdning: spår av P kan förbättra hållfastheten, men mängden måste strikt regleras. Det rekommenderas inte att tillsätta fosfor vid produktion i mediumfrekvensugn.

Regleringsprincip: välj så låg-fosforhaltiga råmaterial som möjligt (t.ex. skrotstål) och undvik extra tillsats under smältningen.

Risk för för högt innehåll: innehållet måste vara lägre än 0,035 % (för högkvalitativt stål krävs mindre än 0,025 %).

(5) Svavel (S)

Funktion:

Skadliga element: bildar FeS tillsammans med järn, vilket orsakar varmsprödhet (sprickbildning vid högtemperaturbearbetning).

Inklusionskontroll: måste kombineras med Mn för att bilda MnS (minska skadliga effekter).

Kontrollprincip: avsvavelning genom tillsats av Mn (rekommenderat Mn:S-förhållande 2:1–3:1).

Risk vid för hög halt: halten får inte överstiga 0,035 % (för specialstål < 0,02 %).

(6) Krom (Cr)

Funktion:

Förbättrar härdbarheten: fördröjer austenitens sönderdelning och ökar martensitens hårdhet.

Korrosionsbeständighet: bildar en tät Cr₂O₃-oxidfilm (t.ex. rostfritt stål).

Finkornar: hämmar austenitens kornväxt.

Tillsatsprincip: tillsätt under smältperioden (kräver hög smältpunkt och upplösning vid hög temperatur). Halten är vanligtvis 0,5–2,0 % (anpassas efter krav på korrosionsbeständighet eller slitagebeständighet). beständighet).

(7) Molybden (Mo)

Funktion:

Fina korn: hämma austenitkornens grovning och förbättra segheten.

Högtemperaturstabilitet: förbättra rödhårdhet och krypfasthet.

Fastlösningarförstärkning: öka matrisens hårdhet.

Tillsatsprincip: tillsätt under smältperioden (på samma sätt som Cr) för att undvika volatilisering vid hög temperatur. Innehållet är vanligtvis 0,1–0,3 % (högre för molybdenstål med högt molybdeninnehåll).

ⅱ. Interaktion mellan element

(1) Synergeffekt av C och Si/Mn

Avsyrebalans: Si avsyret först, Mn stödjer desulfureringen, men för mycket Si hämmar Mn:s desulfurerande effekt.

Effekt på fasomvandling: När kolhalten är hög kan Mn försena perlitmängdens omvandling, vilket leder till en ökning av resterande austenit.

(2) Komplementär effekt av Cr och Mo

Ökad härdbarhet genom överlagring: Cr och Mo förbättrar tillsammans härdbarheten, lämpligt för höghållfast stål (t.ex. HSLA).

Synergi för korrosionsbeständighet: Cr bildar en passiverande film, och Mo förbättrar motståndet mot punktkorrosion (t.ex. Cr-Mo-kombinationen i rostfritt stål).

(3) Synergistisk skada av P och S

Lågtemperatursprödhet: P försämrar kallsprödheten, och S orsakar varmsprödhet. Risken måste minskas genom Mn-tillsats och processkontroll.

iII. Anpassningsförmåga hos medelfrekvensugnens smältprocess

(1) Optimering av tillsättningsordning

Smältperiod: Tillsätt högsmältande element som Cr och Mo för att säkerställa fullständig upplösning.

Oxidationsperiod: Tillsätt Mn i portioner (avoxidation + desulfurering). För produkter med höga krav kan sympåverkan användas, men mängden insprutet syre måste kontrolleras för att undvika överdriven oxidation.

Reduktionsperiod: Tillsätt Si (slutlig avoxidation) och komplettera med Mn (om det förbrunnits).