ניתוח קשיים בעיבוד ברזל יצוק אפור

---

על מנת לפתור את בעיות העיבוד של יציקת ברזל אפור בחברה, נותחו המרכיבים והמאפיינים של חזיר היציקה ויציקות על ידי מיקרוסקופ אופטי, מיקרוסקופ אלקטרונים סורק, קשיות ברינל, קשיות מיקרו ויקרס וניתוח ספקטרום. התוצאות מראות שהתוכן של S ו- P של ברזל חזיר 26# היה מעל הצד הגבוה, התוכן של Si של ברזל 22# הוא נמוך, כך שהרכבים הכימיים אינם עומדים בקריטריונים. שווי הפחמן של היציקות הוא 4.36%, השייך ליציקות שוות ערך לפחמן. היחס בין Si ו- C הוא 0.46, שהוא בצד הנמוך. התוכן של Si ו- Mn ביציקה הוא נמוך, בנוסף לתכולת Cr גבוהה, וזה מספיק כדי לייצר תופעה מצמררת, יש יסוד V ביציקות יותר. מבנה המיקרו של היציקה הוא פריט, פניל, גרפיט וקרביד. חלק מהקרביד מכיל Cr, V ואלמנטים אחרים של סגסוגת מיקרו, וקשיות המיקרו היא מעל 1 100 HV, שהיא הסיבה העיקרית לעיבוד קשה. לכן, על מנת לשפר את יכולת העיבוד, ראשית, התוכן של V ו- Cr לא יעלה על התקן. שנית, יש להגדיל את התוכן של Si וצריך קודם כל להוסיף להוסיף חיסון. עבור יציקות תובעניות, ניתן לפרק את הקרביד על ידי חישול גרפיטי.

פינות לבנות של יציקות ברזל אפורות בעלות קירות דקים הינן ליקויים שכיחים ביציקות [1-4]. בדרך כלל, ליציקות קטנות יש קירות דקים ויצוקות בחול ירוק. למרות שההרכב הכימי של הברזל המותך מוסמך, בשל השפעת עובי דופן היציקה והמוליכות התרמית של היציקה, החלקים העבים והדקים של אותה יציקה. הן מבפנים והן מבחוץ עשויים לקבל ארגון אחר. במיוחד פינות היציקות חשופות לפה לבן, הגורמים לקשיים בעיבוד, וכתוצאה מכך מה שנקרא "חומר קשה". רוב החלקים של ברזל יצוק אפור "חומר קשה" מתרחשים בחלקו של החלק הגס. כגון: קצוות ופינות, חריצים, משטחים קמורים, משטחים וכו 'קשיות החומר קשורה הרבה בנטייה של הפה הלבן. מכוון לבעיות עיבוד קשות בייצור בפועל של יציקות של חברה מסוימת, מאמר זה מבצע מחקר שיטתי, מנתח את הגורמים ל"חומרים קשים "ומציע פתרונות מתאימים.

1 חומרים ושיטות ניסיוניות

דגימות באתר יצוק ברזל חזיר 22#, 26# ומכונת יציקה מספר 0#. דגימה על ידי חיתוך חוט בוצעה בהתאמה, והתבוננות ברקמה אופטית ורקמת סריקה בוצעה. כימי על ברזל יצוק ויציקות
בדיקת הרכב להוצאת ההשפעה של יסודות קורט על ביצועי העיבוד של יציקות. היציקות נדגמו לצורך תצפית מטלוגרפית במיקרוסקופים אופטיים וסורקים של ZEISS, בודק קשיות Brinell דיגיטלי HBS-3000 ובודק קשיות מיקרו HTM-1000 TM שימשו לבדיקת קשיות. ההרכב הכימי של ברזל חזיר ויציקות מוצג בטבלה 1.

C	Si	Mn	P	S	W	Te	Bi	Cr	V	Ce	B	Mo
0 # 3.73	1.75	0.17	0.15	0.12	≤ 0.01	<0.000	5	<0.000	5	0.11	0.027	0.01	0.004	4	≤ 0.01
22 # 4.08	1.86	0.055	0.07	0.02	≤ 0.01	<0.000	5	<0.000	5	≤ 0.010	≤ 0.010	0.01	0.002	2	≤ 0.01
26 # 3.38	2.51	0.17	0.45	0.095	≤ 0.01	<0.000	5	<0.000	5	0.023	0.044	0.01	0.008	9	≤ 0.01

2.1 ניתוח הרכב כימי

כאשר פחמן הברזל היצוק האפור קיים בצורת קרבידים, הוא מגביר את נטיית ההלבנה, מה שמקשה על העיבוד וגורם לבעיית מה שנקרא "חומר קשה". לכן, ברזל יצוק אפור צריך למזער את נטיית ההלבנה, כך שהפחמן קיים בצורת גרפיט. לאלמנטים שונים יש השפעות שונות על תהליך הגרפיטיזציה, וכמה אבנים מאיצות
דיו, כמה האטה בגרפיטיזציה. באופן כללי, רוב האלמנטים שיכולים להחליש את כוח הקישור בין אטומי ברזל לפחמן ולהגדיל את יכולת הדיפוזיה העצמית של אטומי ברזל יכולים לקדם את הגרפיטיזציה של ברזל יצוק; אחרת זה יפגע בגרפיטיזציה של ברזל יצוק, כלומר יגדיל את הנטייה של הפה הלבן. . לבדיקת ברזל יצוק
איכות ברזל החזיר וחיסול ההשפעה של יסודות קורט על הלבנת יציקות. נבדקו חמשת האלמנטים והאלמנטים הנפוצים של חומרי הגלם והיציקות. כל מדגם נבדק עבור 13 אלמנטים. סך הכל 39 קבוצות של ברזל חזיר ויציקות נבדקו. ההרכב הכימי מוצג בטבלה 1.

תקן ברזל החזיר של ברזל יצוק בסין (GB/T 718-2005) [5], בתקן, תכולת Si של ברזל 22# הוא 2.00% ~ 2.40%, ותכולת Si של 26# ברזל חזיר היא 2.40% ~ 2.80%. על פי טבלה 2, בדיקת ברזל חזיר 22# ו -26# של חברה הראתה שתכולת Si של ברזל 22# היא 1.86, מה שלא עמד בגבול התחתון של התקן.
הוא עומד בתקן, וגם תכולת ה- Mn נמוכה. 26# ברזל חזיר תכולת P ו- S גבוהה מדי, תכולת P מגיעה לרמה 5, תכולת S עולה על התקן, ומכילה כמות מסוימת של Cr. הרכב הבדיקה של יציקת 0# מראה שרק תכולת Cr של רכיבי הלבנה הגיעה לנטיית ההלבנה, ותוכן יסודות קורט אחרים לא הגיע לתוכן המינימלי של גרימת הלבנה, כך שההשפעה זניחה. בהשוואה לבחירת חמשת האלמנטים ב"מדריך היציקה "[6], ניתן לראות שתכולת הפחמן של היציקות במחקר זה גבוהה יחסית, תכולת ה- Si נמוכה יחסית ותכולת ה- Mn נמוכה יחסית. .

2.2 בדיקת קשיות

בבוחן קשיות Brinell של התצוגה הדיגיטלית HBS-3000, הבדיקה היא 1875 N, קוטר הכניסה 2.5 מ"מ, וקשיות 5 הבדיקות מוצגת בטבלה 2. בבוחן הקשיחות המיקרו-דיגיטלית, האזור הלבן בתמונה האופטית סומן במיקרו -קשיות. התוצאות מוצגות בטבלה 3. לכן, למרות שהקשיות המקרוסקופית הממוצעת של המטריצה ​​נמוכה מאוד, רק קשיות ברינל היא כ- 145 HB, הקשיות של האזור המקומי שלה גבוהה מאוד ומגיעה לקשיות של ויקרס של כ -1 HV . ככל שהבור קטן יותר כך הקשיות גבוהה יותר. על פי הספרות, הקשיות של זרחן eutectic היא 000 ~ 500 HV, ledeburite ≤ 700 HV, קרביד> 800 HV.

לכן, תוצאות ניתוח הקשיות מראות שהשטח הלבן הוא קרביד צמנט קשה ושביר, מה שבעצם אינו כולל את הזרחן eutectic, וזו הסיבה העיקרית לחומר הקשה. על מנת לקבוע במדויק את הרכב קרביד זה, יש צורך בניתוח ספקטרום האנרגיה.

2.3 ניתוח ספקטרום האנרגיה

ההגדלה החלקית של האזור הלבן האופטי מוצגת באיור 2 ובאיור 3. היא מאופיינת בהתפלגות חורים שקועים במטריצה ​​ובמאפיין האוטקטיקה. לכן, ניתוח האנרגיה של אזור זה מראה שהאלמנטים הכלולים בחלק השקוע של השטח הם אלמנט Fe, P ו- C, כך שהוא נשפט כ- Fe3 (C, P), יסוד P מאוחסן
הַפרָדָה. אלמנט ה- P בחלק השקוע הוא גבוה יותר, לא מוצר אאוטקטי, אלא חור שנוצר על ידי ההתמצקות וההצטמקות הסופית. איור 4 תוצאות ניתוח ספקטרום האנרגיה מראות כי בנוסף לאלמנטים Fe, P ו- C, האזור הלבן מכיל Cr ו- V, היוצרים קרבידים מסגסוגת, קשים יותר ויותר.
קח חיתוך.

2.4 ניתוח ארגוני

הצילום האופטי מציג את המבנה המטלוגרפי של היציקה שנעשה על ידי תחריט עם 4% אלכוהול חומצה חנקתית, כפי שמוצג באיור 5. ביניהם, a, b, c ו- d הם מבנה הליבה של היציקה, ו- e, f, g ו- h הם מבנה הקצה של היציקה. a, b, c, d ו- e, f, g, h תואמים לתמונות רקמות פי 50, 100, 200 ו -1,000. תמונת הרקמה הסרוקה מוצגת באיור 6, והחץ מצביע על האזור הלבן בתמונת הרקמה האופטית המתאימה, שהיא קרביד. אזורי הבלוק הלבן הם קרבידים, הפתיתים הם גרפיט, והאזורים האפורים הם פנילייט. ניתן לראות כי המבנה המטלוגרפי הוא פריט + פנינה + גרפיט + קרביד, מבנה מגולען. הלובן של הקצוות הוא כמובן רציני יותר מזה של הלב. בהשוואה ל- GB/T7216-2009, ניתן לראות כי [7], רקמת הלב היא הראשונית
לסוג הגרפיט F בצורת כוכב גולמי אורך של כ -150 מיקרון ורוחבו של כ -5 מיקרון. זה נוצר על ידי ברזל מותך בעל פחמן גבוה בתנאי תת-קירור גדולים יחסית. מבנה שכבת הקצה הוא גרפיט מתולתל דק שנאסף בהתפלגות דמויי חרצית של גרפיט מסוג B. האורך הוא כ -100 מיקרון והרוחב הוא 3 מיקרון. קבע את מספר הקרבידים
כמות הקרביד ברקמת הלב היא כ -5%, ומגיעה לרמה 3. כמות הקרבידים ברקמת הקצה היא כ -10%, ומגיעה לרמה 4. כאשר הפחמן הוא בצורת גרפיט, ניתן להשתמש בגרפיט שימון במהלך העיבוד והחיתוך קל. כאשר פחמן קיים בצורת קרביד (Fe3C), מכיוון שצמניט Fe3C קשה ושביר, עיבוד קשה, במיוחד כאשר הוא מכיל יסודות סגסוגת אחרים (כגון Cr), סגסוגת צמניט ((Fe, M) 3C) תרכובת זו היא קשה יותר וקשה יותר לחיתוך, ובעיית מה שנקרא "חומר קשה" מתרחשת במהלך עיבוד [8]. לכן, בתהליך היציקה של חלקי ברזל אפורים, יש צורך להפחית את כמות הפחמן כדי להימנע ממראה קרבידים, ולנקוט כמה אמצעים לקידום גרפיטיזציה של פחמן במידת הצורך.

3 ניתוח ודיון

הגורמים העיקריים המשפיעים על ביצועי העיבוד של יציקות הם ההרכב הכימי של הברזל היצוק וקצב ההתקררות. תכולת הפחמן ותכולת הסיליקון בהרכב הכימי של ברזל יצוק הם שני גורמי השליטה החשובים ביותר. קצב הקירור של היציקה תלוי בעיקר בעובי הקיר של היציקה. כאשר תכולת הפחמן והסיליקון בברזל יצוק קבועה, ככל שדופן היציקה דקה יותר, כך נטייתו של ברזל יצוק להלבין גדולה יותר. כאשר עובי הקיר של היציקה קבוע, ככל שהתכולה הכוללת של פחמן וסיליקון בברזל היצוק גדולה יותר, כך מידת הגרפיטיזציה של הברזל היציקה תהיה יסודית יותר.

המקבילה לפחמן ליציקה במחקר זה היא 4.36%, שהיא יציקה שווה ערך לפחמן; יחס Si/C הוא 0.46, שהוא נמוך. הגדלת המקבילה הפחמנית גורמת לעובי הגרפיט להיות עבה יותר, המספר גדל והעוצמה והקשיות יורדים. הגדלת הסי/C יכולה להפחית את הנטייה של הפה הלבן.

בייצור ברזל יצוק אפור, יש להתייחס גם להשפעת התחממות יתר והשפעת ההיריון. הגדלת הטמפרטורה של הברזל המותך בטווח מסוים יכולה להפוך את עידון הגרפיט, מבנה המטריצה ​​לעדין יותר, חוזק המתיחות גדל והקשיות יורדת. יש לשקול באופן מקיף את הרכב המטען, ציוד ההיתוך וגורמי האנרגיה של ההרכב הכימי. הטיפול בחיסון הוא להוסיף את החומר לחומר הברזל המותך כדי לשנות את מצבו המתכות של הברזל המותך לפני שהברזל המותך נכנס לחלל היציקה, ולהגדיל את הגרעין הלא-ספונטני הוא עידון גרפיט. בכך משפרים את מבנה המיקרו ואת הביצועים של ברזל יצוק. חיסונים נפוצים כוללים ferrosilicon, סידן סיליקון וגרפיט. בשילוב המוצרים שלנו ועלויות הייצור, מומלץ להשתמש בפרוסיליקון (75% סיליקון, כמות התוספת היא כ -0.4% ממשקל הברזל המותך). שנית, בריום פרוסיליקון וסטרונציום פרוסיליקון. Ferrosilicon מחסן אפקט מהיר לפעולה, מגיע לשיא תוך 1.5 דקות ויורד למצב שאינו בהריון לאחר 8 ~ 10 דקות, מה שיכול להפחית את מידת ההתקררות והנטיה בפה הלבן, להגדיל את מספר האשכולות האוטקטיים, יוצרים מסוג A גרפיט, לשפר את אחידות הקטע ולהגדיל את ההתנגדות. חוזק מתיחה הוא 10-20MPa. חסרונות: עמידות לקויה בפני ריקבון. אם לא נעשה שימוש בתהליך החיסון המאוחר, הוא אינו אידיאלי להבדלי עובי דופן גדולים וזמן מזיגה ארוך.

לבריום ferrosilicon יש יכולת חזקה יותר להגדיל את מספר האשכולות האוטקטיים ולשפר את אחידות המקטעים מאשר ferrosilicon. היכולת להתנגד לירידה היא חזקה, ואפשר לשמור על אפקט החיסון למשך 20 דקות. מתאים לסוגים שונים של חלקי ברזל יצוק אפור, מתאים במיוחד לחלקי קירות עבים בקנה מידה גדול ותנאי ייצור עם זמן מזיגה ארוך.

ל- Strontium ferrosilicon יכולת הפחתת לובן גבוהה ב -30% עד 50% מאשר פרורוסיליקון, ויש לו אחידות חתך ויכולת אנטי ריקבון טובה יותר מאשר ferrosilicon. יחד עם זאת, הוא אינו מגדיל את מספר האשכולות האוטקטיים, קל להתמוסס ובעל פחות סיגים. חלקים דק דופן, במיוחד חלקים הדורשים הצטמקות ודליפה עם אשכולות אוקטקטיים גבוהים אינם רצויים.

התוכן Mn של היציקות במחקר זה הוא נמוך. המנגן עצמו הוא מרכיב המעכב גרפיטיזציה, אך מנגן יכול לקזז את השפעת ההלבנה החזקה של גופרית. לכן, בגבול הקיזוז של השפעת הגופרית, המנגן למעשה ממלא תפקיד בקידום גרפיטיזציה. הפרקטיקה הוכיחה כי הגידול בתכולת המנגן לא יכול רק להגדיל ולחדד את הפניל, אך הוא אינו מזיק להרפות את השליטה בגופרית כראוי. לכן, מומלץ להגדיל כראוי את תוכן ה- Mn.

סיכום 4

הסיבה העיקרית לקושי העיבוד של יציקות במחקר זה היא הופעתם של קרבידים צמנטיים, במיוחד קרביד המלט של סגסוגות המכילות Cr, V ואלמנטים אחרים הם הסיבה העיקרית לקשיי עיבוד. כדי לשפר בעיה זו, הרעיון הראשון הוא לצמצם או לחסל קרבידים בארגון. שינוי הרכב היציקות והתאמת תהליך הייצור הן דרכים יעילות. בשילוב עם מצב הייצור הספציפי של היציקות במחקר זה, מוצעות הצעות הייצור הבאות:

• (1) כדי להגדיל את תכולת הסיליקון, הבחירה הראשונה היא להוסיף חיסון לפני המזיגה. עבור פרוזיליקון (75% סיליקון), ניתן להשתמש גם ב- barium ferrosilicon ובסטרונציום פרוסיליקון בהתאם לזמן המזיגה ולהשפעות באתר. מומלץ להשתמש בחיטונים מורכבים (Si-Ba ו- RE-Si).
• (2) הגדל את תכולת המנגן ביציקה כדי לקזז את אפקט הפה הלבן החזק של גופרית.
• (3) שפר את איכות ברזל החזיר. 26#תכולת P ו- S של ברזל חזיר גבוהה מדי.
• (4) הפחתת תכולת Cr ביציקות. התוכן הגבוה של Cr (> 0.1) ביציקות כבר יכול לייצר את אפקט ההלבנה. Cr יכול להגדיל באופן משמעותי את הקשיות ולפגוע בביצועי העיבוד.

קישור למאמר זה: ניתוח קשיים בעיבוד ברזל יצוק אפור

הצהרה מחודשת: אם אין הוראות מיוחדות, כל המאמרים באתר זה מקוריים. אנא ציין את המקור להדפסה חוזרת: https: //www.cncmachiningptj.com/，thanks！

---

חנות CNC PTJ מייצרת חלקים בעלי תכונות מכניות מצוינות, דיוק וחוזר על הדעת ממתכת ופלסטיק. כרסום CNC 5 צירים זמין.עיבוד סגסוגת בטמפרטורה גבוהה טווח כולל עיבוד שבבי איונל,עיבוד שבבי מונל,עיבוד שבבי של אסקולוגיה חנון,קרפיון 49 עיבוד שבבי,עיבוד Hastelloy,עיבוד שבבי Nitronic-60,Hymu 80 עיבוד שבבי,עיבוד שבבי כלי פלדה,וכו.,. אידיאלי ליישומי חלל.עיבוד CNC מייצר חלקים בעלי תכונות מכניות מצוינות, דיוק וחוזר על הדעת ממתכת ופלסטיק. 3-ציר & 5-ציר כרסום CNC זמין. אנו אסטרטגיה איתך לספק את השירותים היעילים ביותר שיעזרו לך להגיע ליעד שלך, ברוך הבא לפנות אלינו ( sales@pintejin.com ) ישירות לפרויקט החדש שלך.