Dökümlerde Elementlerin Rolü ve Eklenme Sırası

Döküm üretim sürecinde kimyasal elementleri istenen aralığa ayarlamak amacıyla alaşım elementleri eklememiz gerekir. Döküm parçaya eklenen her bir elementin miktarı, eklenme zamanı ve eklenme sırası döküm kalitesini etkiler. Burada yaygın olarak kullanılan birkaç elementi analiz etmeye çalışacağız:

Ben. Her bir elementin rolü ve eklenme ilkesi

(1) Karbon (C)

İşlev:

Matris sertleştirme: C, çeliğin temel katı çözelti sertleştirme elementidir; sertliği ve dayanımı artırmak için demirle sementit (Fe₃C) oluşturur.

Katılaşma kontrolü: Yüksek C içeriği, erimiş çeliğin akışkanlığını azaltır ve büzülme eğilimini artırır.

Ekleme ilkesi: İçerik, hedef performansa göre ayarlanmalıdır (genellikle düşük alaşımlı çelikte %0,15–%0,3 aralığında kontrol edilir).

Aşırı risk: C > %0,5 olduğunda tokluk önemli ölçüde azalır ve kaynaklanabilirlik kötüleşir.

(2) Silisyum (Si)

İşlev:

Deoksidan: Ergimiş çeliği saflaştırmak için öncelikle O ile tepkimeye girerek SiO₂ oluşturur.

Katı çözeltiyle sertleştirme: Ferrite çözünerek dayanımı artırır (%0,1 Si artışında çekme dayanımı yaklaşık 4 MPa artar).

Ekleme ilkesi: Oksidasyon kaybını önlemek için ergitmenin geç aşamasında (indirgeme dönemi) eklenmelidir (örneğin ferrosilisyum alaşımı).

Aşırı içerik riski: İçerik %0,2–%0,5 aralığında kontrol edilir; çok yüksek olması tokluğu azaltır.

(3) Mangan (Mn)

İşlev:

Deoksidasyon ve desülfürizasyon: O ile MnO (deoksidasyon) ve S ile MnS (desülfürizasyon) oluşturur.

Sertleşebilirliği artırma: Perlit dönüşümünü geciktirir ve martensit sertleşebilirliğini geliştirir.

Toplama ilkesi: oksidasyon döneminde (deoksidasyon + desülfürizasyon) parti halinde ekleyin; indirgeme döneminde (yanıyorsa) ekleyin.

Aşırı içerik riski: içerik %0,8–%1,5 aralığında kontrol edilir; çok yüksek olması kolayca temper sünekliğiyle sonuçlanabilir.

(4) Fosfor (P)

İşlev:

Zararlı elementler: ferritte katı çözelti oluşturur; sünekliği ve tokluğu azaltır (soğuk kırılganlık eğilimi).

Katı çözelti ile sertleştirme: iz miktarda P, dayanımı artırabilir; ancak miktarı sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir. Orta frekanslı fırın üretiminde eklenmesi önerilmez.

Kontrol ilkesi: Mümkün olduğunca düşük fosforlu ham maddeler seçilmeli (örneğin hurda çelik) ve ergitme sırasında ek ilave yapılmamalıdır.

Aşırı miktar riski: içerik %0,035’ten az olmalıdır (yüksek kaliteli çeliklerde %0,025’ten az olmalıdır).

(5) Kükürt (S)

İşlev:

Zararlı elementler: Fe ile FeS oluşturur; sıcak kırılganlığa neden olur (yüksek sıcaklıkta işlenme sırasında çatlama).

Dahil etme kontrolü: Mn ile birlikte kullanılmalıdır (zararı azaltmak için MnS oluşturmak için).

Kontrol ilkesi: Mn eklenerek desülfürizasyon (Mn:S oranı önerilen aralık: 2:1~3:1).

Aşırı miktarda olma riski: içeriğin %0,035'ten az olması gerekir (özel çeliklerde %0,02'den az).

(6) Krom (Cr)

İşlev:

Sertleşebilirliği artırır: ostenit ayrışmasını geciktirir ve martenzit sertliğini artırır.

Korozyon direnci: yoğun Cr₂O₃ oksit filmi oluşturur (örneğin paslanmaz çelikte olduğu gibi).

Tane yapısını inceleştirir: ostenit tane büyümesini engeller.

Eklenme ilkesi: ergitme döneminde eklenir (yüksek erime noktası ve yüksek sıcaklıkta çözünme gerektirir). İçerik genellikle %0,5~%2,0 arasındadır (korozyon direnci veya aşınma direnci gereksinimlerine göre ayarlanır). direnci gereksinimlerine göre ayarlanır).

(7) Molibden (Mo)

İşlev:

Tane boyutunu iyileştirme: ostenit tane büyümesini engelleyerek tokluğu artırır.

Yüksek sıcaklıkta kararlılık: kırmızı sertliği ve sürünme direncini artırır.

Katı çözelti ile sertleştirme: matrisin dayanımını artırır.

Eklenme ilkesi: yüksek sıcaklıkta buharlaşmayı önlemek için ergitme döneminde (Cr ile benzer şekilde) eklenir. İçeriği genellikle %0,1–%0,3’tür (yüksek molibdenli çeliklerde daha yüksektir).

ⅱ. Elementler arası etkileşim

(1) C ve Si/Mn arasındaki sinerjik etki

Deoksidasyon dengesi: Si öncelikle deokside eder, Mn sülfür giderimine yardımcı olur; ancak fazla miktarda Si, Mn’nin sülfür giderim etkisini engeller.

Faz dönüşümü etkisi: C içeriği yüksek olduğunda, Mn perlit dönüşümünü geciktirebilir ve bunun sonucunda kalan austenit miktarı artar.

(2) Cr ve Mo arasındaki tamamlayıcı etki

Sertleşebilirlik birikimi: Cr ve Mo birlikte sertleşebilirliği artırır; yüksek dayanımlı çeliklerde (örneğin HSLA) kullanılmak üzere uygundur.

Korozyon direnci sinerjisi: Cr, pasifleşme filmi oluşturur ve Mo, çukur korozyonuna direnci artırır (örneğin paslanmaz çelikteki Cr-Mo kombinasyonu).

(3) P ve S’nin sinerjik zararı

Düşük sıcaklıkta kırılganlık: P, soğuk kırılganlığı ağırlaştırır; S ise sıcak kırılganlığa neden olur. Bu risk, Mn kullanımı ve süreç kontrolü ile azaltılmalıdır.

ⅲ. Orta frekanslı ocak ergitme sürecinin uygunluğu

(1) Katkı sırasının optimizasyonu

Eritme dönemi: Tam çözünmeyi sağlamak için yüksek erime noktasına sahip elementler (örneğin Cr ve Mo) eklenir.

Oksidasyon dönemi: Mn, partiler halinde eklenir (deoksidasyon + desülfürizasyon). Yüksek gereksinimli ürünlerde oksijen üfleme teknolojisi kullanılabilir; ancak aşırı oksidasyonu önlemek için oksijen üfleme miktarı kontrol edilmelidir. aşırı oksidasyon.

İndirgeme dönemi: Si (nihai deoksidasyon) ve gerekirse yanmış Mn’yi tamamlayacak şekilde ilave Mn eklenir.