Gri dökme demirde yaygın olarak kullanılan elemanların rolü
1.Karbon ve silikon: Karbon ve silikon, grafitleşmeyi güçlü bir şekilde destekleyen elementlerdir. Gri dökme demirin metalografik yapısı ve mekanik özellikleri üzerindeki etkilerini göstermek için karbon eşdeğeri kullanılabilir. Karbon eşdeğerinin artması, grafit pullarının irileşmesine, sayısının artmasına, mukavemet ve sertliğinin azalmasına neden olur. Aksine, karbon eşdeğerinin azaltılması grafit sayısını azaltabilir, grafiti rafine edebilir ve birincil ostenit dendritlerin sayısını artırabilir, böylece gri dökme demirin mekanik özellikleri iyileştirilebilir. Ancak karbon eşdeğerinin azaltılması döküm performansının düşmesine yol açacaktır.
2.Manganez: Manganezin kendisi karbürleri stabilize eden ve grafitleşmeyi engelleyen bir elementtir. Gri dökme demirdeki perliti stabilize etme ve inceltme etkisine sahiptir. Mn=%0,5 ila %1,0 aralığında manganez miktarının arttırılması, mukavemet ve sertliğin iyileştirilmesine yardımcı olur.
3.Fosfor: Dökme demirdeki fosfor içeriği %0,02'yi aştığında taneler arası fosfor ötektik meydana gelebilir. Fosforun ostenit içindeki çözünürlüğü çok küçüktür. Dökme demir katılaştığında fosfor temel olarak sıvının içinde kalır. Ötektik katılaşma neredeyse tamamlandığında, ötektik gruplar arasında kalan sıvı faz bileşimi üçlü ötektik bileşime yakındır (Fe-%2, C-%7, P). Bu sıvı faz yaklaşık 955°C'de katılaşır. Dökme demir katılaştığında molibden, krom, tungsten ve vanadyumun tümü fosfor açısından zengin sıvı fazda ayrışır ve fosfor ötektik miktarını artırır. Dökme demirdeki fosfor içeriği yüksek olduğunda, fosfor ötektiğinin zararlı etkilerine ek olarak, metal matriste bulunan alaşım elementlerini de azaltacak, böylece alaşım elementlerinin etkisi zayıflayacaktır. Fosforlu ötektik sıvı, katılaşan ve büyüyen ötektik grubun etrafında yumuşaktır ve katılaşma büzülmesi sırasında yeniden doldurulması zordur ve dökümün büzülme eğilimi daha yüksektir.
4.Kükürt: Erimiş demirin akışkanlığını azaltır ve dökümlerin sıcak çatlama eğilimini arttırır. Dökümlerde zararlı bir elementtir. Bu nedenle birçok kişi kükürt içeriği ne kadar düşük olursa o kadar iyi olduğunu düşünüyor. Aslında kükürt içeriği ≤%0,05 olduğunda bu tür dökme demir kullandığımız sıradan aşılayıcı için işe yaramaz. Bunun nedeni aşının çok çabuk bozulması ve dökümlerde sıklıkla beyaz lekelerin ortaya çıkmasıdır.
5.Bakır: Gri dökme demir üretiminde en çok eklenen alaşım elementi bakırdır. Bunun ana nedeni bakırın düşük bir erime noktasına (1083°C) sahip olması, erimesinin kolay olması ve iyi bir alaşımlama etkisine sahip olmasıdır. Bakırın grafitleşme yeteneği silikonunkinin yaklaşık 1/5'i kadardır, dolayısıyla dökme demirin beyaz bir döküme sahip olma eğilimini azaltabilir. Aynı zamanda bakır, ostenit dönüşümünün kritik sıcaklığını da azaltabilir. Bu nedenle bakır, perlit oluşumunu teşvik edebilir, perlit içeriğini artırabilir, perliti rafine edebilir ve içindeki perlit ve ferriti güçlendirebilir, böylece dökme demirin sertliğini ve mukavemetini artırabilir. Ancak bakır miktarı ne kadar yüksek olursa o kadar iyidir. Eklenen uygun bakır miktarı %0,2 ila %0,4'tür. Çok miktarda bakır eklenirken kalay ve kromun aynı anda eklenmesi kesme performansına zararlıdır. Matris yapısında büyük miktarda sorbit yapısının oluşmasına neden olacaktır.
6.Krom: Kromun alaşım etkisi çok güçlüdür, çünkü krom ilavesi erimiş demirin beyaz bir döküme sahip olma eğilimini arttırır ve dökümün büzülmesi kolaydır, bu da israfa neden olur. Bu nedenle krom miktarının kontrol edilmesi gerekmektedir. Bir yandan, erimiş demirin, dökümün mukavemetini ve sertliğini arttırmak için belirli bir miktarda krom içermesi umulur; Öte yandan kromun alt sınırda sıkı bir şekilde kontrol edilmesiyle dökümün büzülmesi ve hurda oranının artmasına neden olması önlenir. Geleneksel deneyime göre, orijinal erimiş demirin krom içeriği %0,35'i aştığında, bunun döküm üzerinde ölümcül bir etkisi olacaktır.
7. Molibden: Molibden tipik bir bileşik oluşturucu elementtir ve güçlü bir perlit stabilize edici elementtir. Grafiti rafine edebilir. ωMo<%0,8 olduğunda, molibden perliti rafine edebilir ve perlitteki ferriti güçlendirebilir, böylece dökme demirin mukavemetini ve sertliğini etkili bir şekilde artırabilir.
Gri dökme demirde çeşitli sorunlara dikkat edilmelidir
1. Aşırı ısınmanın arttırılması veya bekletme süresinin uzatılması, eriyik içindeki mevcut heterojen çekirdeklerin kaybolmasına neden olabilir veya bunların etkinliğini azaltarak ostenit tanelerinin sayısını azaltabilir.
2.Titanyum, gri dökme demirde birincil ostenitin rafine edilmesi etkisine sahiptir. Çünkü titanyum karbürler, nitrürler ve karbonitritler ostenit çekirdeklenmesinin temelini oluşturabilir. Titanyum, ostenitin çekirdeğini artırabilir ve östenit tanelerini rafine edebilir. Öte yandan, erimiş demirde fazla Ti bulunduğunda, demirdeki S, Mn yerine Ti ile reaksiyona girerek TiS parçacıkları oluşturacaktır. TiS'nin grafit çekirdeği MnS'ninki kadar etkili değildir. Bu nedenle ötektik grafit çekirdeğin oluşumu geciktirilir ve böylece birincil ostenitin çökelme süresi artar. Vanadyum, krom, alüminyum ve zirkonyum, karbürleri, nitrürleri ve karbonitrürleri oluşturmanın kolay olması ve ostenit çekirdekleri haline gelebilmesi açısından titanyuma benzer.
3. CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi şeklinde sıralanan ötektik kümelerin sayısı üzerinde çeşitli aşılayıcıların etkilerinde büyük farklılıklar vardır. Sr veya Ti içeren FeSi, ötektik kümelerin sayısı üzerinde daha zayıf bir etkiye sahiptir. Nadir toprak içeren aşılayıcılar en iyi etkiye sahiptir ve Al ve N ile kombinasyon halinde eklendiğinde etki daha belirgindir. Al ve Bi içeren ferrosilikon, ötektik kümelerin sayısını güçlü bir şekilde artırabilir.
4. Merkezde grafit çekirdekleri bulunan grafit-östenit iki fazlı simbiyotik büyümenin taneciklerine ötektik kümeler denir. Mikroskopik altı grafit agregatları, artık erimemiş grafit parçacıkları, birincil grafit pul dalları, yüksek erime noktalı bileşikler ve erimiş demirde bulunan ve ötektik grafitin çekirdekleri olabilen gaz kalıntıları da ötektik kümelerin çekirdekleridir. Ötektik çekirdek, ötektik kümenin büyümesinin başlangıç noktası olduğundan, ötektik kümelerin sayısı, ötektik demir sıvısında grafite dönüşebilen çekirdeklerin sayısını yansıtır. Ötektik kümelerin sayısını etkileyen faktörler arasında kimyasal bileşim, erimiş demirin çekirdek durumu ve soğuma hızı yer alır.
Kimyasal bileşimdeki karbon ve silikon miktarının önemli bir etkisi vardır. Karbon eşdeğeri ötektik bileşime ne kadar yakınsa o kadar fazla ötektik küme vardır. S, gri dökme demirin ötektik kümelerini etkileyen bir diğer önemli elementtir. Düşük kükürt içeriği ötektik kümelenmelerin artmasına neden olmaz çünkü erimiş demirdeki sülfür grafit çekirdeğin önemli bir maddesidir. Ek olarak kükürt, heterojen çekirdek ile eriyik arasındaki arayüzey enerjisini azaltabilir, böylece daha fazla çekirdek etkinleştirilebilir. W(S) %0,03'ten az olduğunda ötektik kümelerin sayısı önemli ölçüde azalır ve aşılamanın etkisi azalır.
Mn'nin kütle oranı %2 dahilinde olduğunda Mn miktarı artar ve buna bağlı olarak ötektik kümelerin sayısı da artar. Nb'nin erimiş demirde ötektik kümeleri arttırmak için bir grafit çekirdek görevi gören karbon ve nitrojen bileşiklerini üretmesi kolaydır. Ti ve V ötektik kümelerin sayısını azaltır çünkü vanadyum karbon konsantrasyonunu azaltır; titanyum, titanyum sülfür oluşturmak için MnS ve MgS'deki S'yi kolayca yakalar ve çekirdeklenme yeteneği MnS ve MgS kadar etkili değildir. Erimiş demirdeki N, ötektik kümelerin sayısını artırır. N içeriği 350x10-6'dan az olduğunda belirgin değildir. Belirli bir değerin aşılmasından sonra aşırı soğutma artar, böylece ötektik kümelerin sayısı artar. Erimiş demirdeki oksijen, çekirdekler halinde kolayca çeşitli oksit kalıntıları oluşturur, böylece oksijen arttıkça ötektik kümelerin sayısı da artar. Kimyasal bileşime ek olarak ötektik eriyiğin çekirdek durumu da önemli bir etkileyici faktördür. Yüksek sıcaklığın ve aşırı ısınmanın uzun süre muhafaza edilmesi, orijinal çekirdeğin kaybolmasına veya azalmasına, ötektik kümelerin sayısının azalmasına ve çapın artmasına neden olacaktır. Aşılama tedavisi çekirdek durumu büyük ölçüde iyileştirebilir ve ötektik kümelerin sayısını artırabilir. Soğutma hızının ötektik kümelerin sayısı üzerinde çok belirgin bir etkisi vardır. Soğutma ne kadar hızlı olursa ötektik kümeler de o kadar fazla olur.
5. Ötektik kümelerin sayısı doğrudan ötektik tanelerin kalınlığını yansıtır. Genel olarak ince taneler metallerin performansını artırabilir. Aynı kimyasal bileşim ve grafit tipinin öncülü altında, ötektik kümelerin sayısı arttıkça çekme mukavemeti de artar, çünkü ötektik kümelerdeki grafit tabakaları, ötektik kümelerin sayısı arttıkça incelir ve bu da mukavemeti arttırır. Bununla birlikte, silikon içeriğinin artmasıyla ötektik grupların sayısı önemli ölçüde artar, ancak bunun yerine mukavemet azalır; Dökme demirin mukavemeti, aşırı ısıtma sıcaklığının (1500°C'ye) artmasıyla artar, ancak bu sırada ötektik grupların sayısı önemli ölçüde azalır. Uzun süreli aşılama tedavisinin neden olduğu ötektik grup sayısındaki değişim kanunu ile mukavemet artışı arasındaki ilişki her zaman aynı eğilime sahip değildir. Si ve Ba içeren FeSi ile aşılama işlemiyle elde edilen mukavemet, CaSi ile elde edilenden daha yüksektir, ancak dökme demirin ötektik gruplarının sayısı CaSi'ninkinden çok daha azdır. Ötektik grup sayısının artmasıyla birlikte dökme demirin büzülme eğilimi artar. Küçük parçalarda büzülme oluşumunu önlemek için ötektik grup sayısı 300~400/cm2'nin altında kontrol edilmelidir.
6. Grafitleştirilmiş aşılayıcılarda aşırı soğutmayı teşvik eden alaşım elementlerinin (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) eklenmesi, dökme demirin aşırı soğuma derecesini iyileştirebilir, taneleri inceltebilir, ostenit miktarını artırabilir ve oluşumunu teşvik edebilir. perlit. Eklenen yüzey aktif elementler (Te, Bi, 5b), kapsamlı mekanik özelliklerin iyileştirilmesi, tekdüzeliğin iyileştirilmesi ve organizasyonel düzenlemenin artırılması amacına ulaşmak için grafit büyümesini sınırlamak ve grafit boyutunu azaltmak için grafit çekirdeklerinin yüzeyine adsorbe edilebilir. Bu prensip, yüksek karbonlu dökme demirin (fren parçaları gibi) üretim uygulamalarında uygulanmıştır.
Gönderim zamanı: Haz-05-2024
