Ako zlepšuje karbid kremíka kvalitu odliatkov?

Čas zverejnenia: 06 / 17 2021 Autor: editor stránok Návšteva: 13757

1.Introduction

Chemické zloženie roztaveného železa je rovnaké, proces tavenia je odlišný a vlastnosti získanej liatiny sa veľmi líšia. Zlievareň prijíma metódy, ako je prehriatie roztaveného železa, ošetrenie očkovaním, zmena pomeru náboja, pridanie stopových alebo legovacích prvkov atď., Aby zlepšila metalurgickú kvalitu a odlievaciu výkonnosť liatiny a zároveň výrazne zlepšila mechanické vlastnosti a výkonnosť spracovania. Tavenie roztaveného železa indukčnou elektrickou pecou môže efektívne regulovať teplotu roztaveného železa, presne upravovať chemické zloženie, znižovať straty spaľovaním prvkov a mať nízky obsah síry a fosforu. Je veľmi prospešný na výrobu tvárnej liatiny, vermikulárnej grafitovej liatiny a vysokopevnostnej sivej liatiny. Avšak rýchlosť nukleácie roztaveného železa taveného v indukčnej elektrickej peci je znížená a biele ústa majú tendenciu byť veľké a je ľahké vyrobiť podchladený grafit. Aj keď sa zvýšila pevnosť a tvrdosť, metalurgická kvalita liatiny nie je vysoká.

V 1980. rokoch XNUMX. storočia čínski inžinieri, ktorí odišli študovať do zahraničia, videli, že pri tavení sa do elektrickej pece zahraničných zlievarní pridávali čierne predmety podobné rozbitému sklu. Po vyšetrovaní zistili, že ide o karbid kremíka. Domáce zlievarenské spoločnosti financované z Japonska už dlho používajú karbid kremíka ako prísadu vo veľkých množstvách. V kupole alebo v elektrickej peci na tavenie roztaveného železa je veľa výhod pridávania činidla na predbežnú úpravu SiC. Karbid kremíka sa delí na abrazívny a metalurgický. Prvý je vysoko čistý a drahý, zatiaľ čo druhý má nízku cenu.

Karbid kremíka pridaný do pece sa premieňa na uhlík a kremík z liatiny. Jedným z nich je zvýšenie uhlíkového ekvivalentu; druhou je posilnenie redukcie roztaveného železa a výrazné zníženie nepriaznivých účinkov hrdzavej nálože. Pridanie karbidu kremíka môže zabrániť vyzrážaniu karbidov, zvýšiť množstvo feritu, zahustiť liatinovú štruktúru, výrazne zlepšiť výkonnosť spracovania a urobiť hladký rezný povrch. Zvýšte počet grafitových guľôčok na jednotku plochy tvárnej liatiny a zvýšte rýchlosť sféroidizácie. Má tiež dobrý účinok na zníženie nekovových inklúzií a trosky, elimináciu pórovitosti zmrašťovania a elimináciu podkožných pórov.

2. Úloha predúpravy

2.1 Princíp nukleácie V eutektickom systéme Fe-C je sivá liatina vedúcou fázou eutektika z dôvodu vysokej teploty topenia grafitu počas fázy eutektického tuhnutia a austenit sa zráža grafitom. Dvojfázové spoločne dopestované a spoločne dopestované zrná grafitu + austenitu, ktoré sa vytvorili s každým jadrom grafitu ako stredom, sa nazývajú eutektické zhluky. Submikroskopické grafitové agregáty, neroztopené grafitové častice, niektoré sulfidy, oxidy, karbidy, nitridové častice s vysokou teplotou topenia, ktoré existujú v liatinovej tavenine, sa môžu stať heterogénnymi grafitovými jadrami. Medzi nukleáciou nodulárnej liatiny a nukleáciou šedej liatiny nie je podstatný rozdiel, okrem toho, že sa k materiálu jadra pridávajú oxidy a sulfidy horečnaté.

Zrážanie grafitu v roztavenom železe musí prebiehať dvoma procesmi: tvorbou jadier a rastom. Existujú dva spôsoby nukleácie grafitu: homogénna nukleácia a heterogénna nukleácia. Homogénna nukleácia sa tiež nazýva spontánna nukleácia. V roztavenom železe je veľké množstvo vlniacich sa atómov uhlíka, ktoré presahujú kritickú veľkosť jadra kryštálu a skupiny atómov uhlíka usporiadané usporiadaným spôsobom v krátkom rozsahu sa môžu stať homogénnymi kryštálovými jadrami. Pokusy ukazujú, že stupeň podchladenia homogénnych kryštálových jadier je veľmi vysoký a heterogénne kryštálové jadrá sa musia používať hlavne ako nukleačné činidlá pre grafit v roztavenom železe. V roztavenej liatine sa nachádza veľké množstvo cudzích častíc a v každom 5 cm1 roztaveného železa je 3 miliónov bodov oxidovaného materiálu. Iba tie častice, ktoré majú určitý vzťah k mriežkovým parametrom a fázam grafitu, sa môžu stať grafitovými nukleačnými substrátmi. Charakteristický parameter vzťahu zhody mriežky sa nazýva stupeň nesúladu roviny. Samozrejme, iba keď je nesúlad mriežkovej roviny malý, môžu sa atómy uhlíka ľahko zhodovať s grafitovým jadrom. Ak sú nukleačným materiálom atómy uhlíka, potom je ich stupeň nesúladu nulový a také podmienky pre nukleaciu sú najlepšie.

Vnútorná energia karbidu kremíka rozloženého na uhlík a kremík v roztavenom železe je väčšia ako uhlík a kremík obsiahnuté v samotnom roztavenom železe. Si obsiahnutý v samotnom roztavenom železe je rozpustený v austenite a uhlík v roztavenom železe z tvárnej liatiny je čiastočne v železe. V kvapaline sa tvoria grafitové guľôčky, z ktorých niektoré ešte neboli vyzrážané v austenite. Preto má pridanie karbidu kremíka dobrý deoxidačný účinok.

Si + O2 → SiO2
(1) MgO + SiO2 → MgO ∙ SiO2
(2) 2MgO +2SiO2→ 2MgO∙2SiO2
(3) Enstatické zloženie MgO ∙ SiO2 a forsteritové zloženie 2MgO ∙ 2SiO2 majú vysoký stupeň nesúladu s grafitom (001), ktorý je ťažké použiť ako základ pre nukleaciu grafitu. Po spracovaní roztaveným železom obsahujúcim Ca, Ba, Sr, Al a ferosilikón, MgO ∙ SiO2 + X → XO ∙ SiO2 + Mg
(4) (2MgO ∙ 2SiO2) + 3X + 6Al → 3 (XO ∙ Al2O3 ∙ 2SiO2) + 8 mg
(5) Kde X —— Ca, Ba, Sr.

Reakčné produkty XO ∙ SiO2 a XO ∙ Al2O3 ∙ SiO môžu vytvárať fazetované kryštály na substrátoch MgO∙SiO2 a 2MgO∙2SiO2. Z dôvodu nízkeho nesúladu medzi grafitom a XO ∙ SiO2 a XO ∙ Al2O3 ∙ SiO2 vedie k tvorbe grafitových jadier. Dobrá grafitizácia. Môže zlepšiť výkonnosť spracovania a zlepšiť mechanické vlastnosti.

2.2 Predočkovanie nerovnovážneho grafitu:

Rozsah heterogénnej nukleácie sa všeobecne rozširuje očkovaním a úloha heterogénnej nukleácie v roztavenom železe:

①Propagujte veľké množstvo zrážania C v etape eutektického tuhnutia a vytvorte grafit na podporu grafitizácie;
②Znížte stupeň podchladenia roztaveného železa a znížte tendenciu bielych úst;
③Zvýšte počet eutektických zhlukov v sivej liatine alebo zvýšte počet grafitových guľôčok v tvárnej liatine.

SiC sa pridáva počas tavenia nálože. Karbid kremíka má teplotu topenia 2700 ° C a neroztopí sa v roztavenom železe. Taví sa iba v roztavenom železe podľa nasledujúceho reakčného vzorca.
SiC + Fe → FeSi + C (nerovnovážny grafit)

(6) Vo vzorci sa Si v SiC kombinuje s Fe a zvyšné C je nerovnovážny grafit, ktorý slúži ako jadro zrážania grafitu. Nerovnovážny grafit spôsobuje, že C je v roztavenom železe nerovnomerne rozložený a miestny prvok C je príliš vysoký a v mikrooblastiach sa objavia „uhlíkové vrcholy“. Tento nový grafit má vysokú aktivitu a jeho nesúlad s uhlíkom je nulový, takže je ľahké absorbovať uhlík v roztavenom železe a účinok očkovania je mimoriadne dobrý. Je zrejmé, že karbid kremíka je také nukleačné činidlo na báze kremíka.

Počas tavenia liatiny sa pridáva karbid kremíka. Pre sivú liatinu predinkubácia nerovnovážneho grafitu vygeneruje veľké množstvo eutektických zhlukov a zvýši rastovú teplotu (zníži relatívne podchladenie), čo vedie k tvorbe grafitu typu A; počet kryštálových jadier sa zvyšuje, vďaka čomu sú vločky grafit v poriadku, čo zlepšuje stupeň grafitizácie a znižuje tendenciu bielych úst, čím sa zlepšujú mechanické vlastnosti. V prípade liatiny s sféroidným grafitom sa zvýšením kryštalických jadier zvyšuje počet grafitových guľôčok a je možné zlepšiť rýchlosť sféroidizácie.

2.3 Vylúčenie grafitovej hypereutektickej šedej liatiny typu E. Primárny grafit typu C a F sa vytvára v kvapalnej fáze. Pretože proces rastu neruší austenit, za normálnych okolností je ľahké dorásť do veľkých vločiek a menej rozvetveného grafitu typu C: Keď sa tenkostenný odliatok rýchlo ochladí, grafit sa rozvetví a prerastie do hviezdicového tvarovaný grafit typu F.
Vločkový grafit pestovaný v štádiu eutektického tuhnutia produkuje grafity A, B, E, D rôznych tvarov a rôzneho rozdelenia pri rôznych chemických zloženiach a rôznych podmienkach podchladenia.

Grafit typu A sa vytvára v eutektickom klastri s nízkou podchladzovacou schopnosťou a silnou tvorbou jadier a je rovnomerne distribuovaný v liatine. Z jemného vločkového perlitu platí, že čím menšia je dĺžka grafitu, tým vyššia je pevnosť v ťahu, ktorá je vhodná pre obrábacie stroje a rôzne mechanické odliatky.

Grafit typu D je bodový a listový interdendritický grafit s nesmerovou distribúciou. Grafitová liatina typu D má vysoký obsah feritov a sú ovplyvnené jej mechanické vlastnosti. Avšak grafitová liatina typu D má veľa austenitických dendritov, grafit je krátky a zvlnený a eutektická skupina je vo forme peliet. Preto má v porovnaní s rovnakou matricovou grafitovou liatinou typu A vyššiu pevnosť.

Grafit typu E je druh vločkového grafitu, ktorý je kratší ako grafit typu A. Rovnako ako grafit typu D sa nachádza medzi dendritmi a súhrnne sa označuje ako dendritický grafit. Atrament E sa dá ľahko vyrobiť v liatine s nízkym obsahom uhlíka (vysoký stupeň hypoeutektiky) a bohatými austenitickými dendritmi. V tejto dobe dochádza k krížovému rastu eutektických zhlukov a dendritov. Pretože počet interdendritických eutektických tekutín železa je malý, vyzrážaný eutektický grafit sa distribuuje iba v smere dendritov, čo má zjavnú smerovosť. Stupeň podchladenia tvoriaceho grafit typu E je vyšší ako stupeň grafitu typu A a menší ako stupeň grafitu typu D a jeho hrúbka a dĺžka sú medzi grafitom typu A a D. Grafit typu E nepatrí k podchladenému grafitu a často ho sprevádza grafit typu D. Smerové rozdelenie grafitu typu E medzi dendrity uľahčuje lámanie liatiny a lámanie v páse v smere grafitového usporiadania malou vonkajšou silou. Preto sa objaví grafit typu E, rohy malých odliatkov je možné ručne polámať a pevnosť odliatkov sa výrazne zníži. Ako sa zvyšuje obsah uhlíka, zvyšuje sa rýchlosť ochladzovania nevyhnutná na vytvorenie jemného interdendritického grafitu a klesá možnosť výroby interdendritického grafitu. Vysoký stupeň prehriatia taveniny a dlhodobé uchovanie tepla zvýši stupeň podchladenia, čím sa zvýši rýchlosť rastu dendritov, čím sa dendrity predĺžia a budú mať zreteľnejšiu smerovosť. Ak sa na predinkubovanie roztaveného železa použije SiC, súčasne sa zníži podchladenie primárneho austenitu a v tomto okamihu sa pozorujú krátke austenitické dendrity. Eliminuje štruktúrny základ grafitu typu E.

2.4 Zlepšiť kvalitu liatiny

V prípade liatiny s sféroidným grafitom je v prípade rovnakého množstva sféroidizačného činidla predúprava karbidom kremíka konečný výťažok horčíka vyšší. Ak sa v prípade roztaveného železa predbežne upraveného karbidom kremíka udržiava približne rovnaké množstvo zvyškového horčíka v odliatku, je možné množstvo pridaného sféroidizačného činidla znížiť o 10% a znížiť tendenciu tvárnej liatiny k bielym ústam.

Karbid kremíka v taviacej peci sa okrem uhlíka a kremíka v roztavenom železe uvedeného vo vzorci (1) uskutočňuje aj deoxidačná reakcia vzorcov (2) a (3). Pokiaľ je pridaný SiC blízko steny pece, vytvorený SiO2 sa usadzuje na stene pece a zvyšuje hrúbku steny pece. Pri vysokej teplote tavenia bude SiO2 podrobený oduhličovacej reakcii vzorca (4) a struskovej reakcii vzorca (5) a (6).

(7) 3SiC + 2Fe2O3 = 3SiO2 + 4Fe + 3C
(8) C + FeO → Fe + CO ↑
(9) (SiO2) + 2C = [Si] + 2CO (plynný stav)
(10) SiO2 + FeO → FeO · SiO2 (troska)
(11) Al2O3 + SiO2 → Al2O3 · SiO2 (troska)

Deoxidačný účinok karbidu kremíka vedie k tomu, že deoxidovaný produkt má v metalickom roztavenom železe rad metalurgických reakcií, znižuje škodlivé účinky oxidov v skorodovanej vsádzke a účinne čistí roztavené železo.

2.5 Ako používať karbid kremíka

Čistota karbidu kremíka metalurgického stupňa čistoty je medzi 88% a 90% a pri výpočte zvýšenia obsahu uhlíka a kremíka sa musia najskôr odpočítať nečistoty. Podľa molekulárneho vzorca karbidu kremíka je ľahké sa dostať: Zvýšenie uhlíka: C = C / (C + Si) = 12 / (12 + 28) = 30% (12) Zvýšenie kremíka: Si = Si / (C + Si) = 28 / (12 + 28) = 70% (13) Množstvo pridaného karbidu kremíka je zvyčajne 0.8% - 1.0% množstva roztaveného železa. Spôsob pridávania karbidu kremíka je: tavenie roztaveného železa v elektrickej peci. Keď téglik rozpustí 1/3 vsádzky, pridajte ju do stredu téglika, snažte sa nedotýkať steny pece a potom pridávajte vsádzku na tavenie. Pri kupolovom tavení roztaveného železa je možné karbid kremíka s veľkosťou častíc 1 - 5 mm zmiešať s vhodným množstvom cementu alebo iných lepidiel a za vzniku masy pridať vodu. Po vysušení na horúcom slnku sa môže použiť v peci podľa dávkového pomeru.

3. Záverečné poznámky

Za posledných 20 rokov, či už ide o nákladné vozidlo, obchodné alebo rodinné auto, bolo zníženie hmotnosti vozidla vždy vývojovým trendom automobilového výskumu a vývoja. Na poklese finančnej krízy na trhu zaznamenala spoločnosť China Northern Corporation tento trend a vyvážala ťažké nákladné vozidlá do Severnej Ameriky, a to presne na základe nízkej hmotnosti ťažkých nákladných vozidiel. Aplikácia tenkostennej sivej liatiny, tvárnej liatiny a vermikulárnej grafitovej liatiny, hrubostennej tvárnej liatiny a Aubreyovej tvárnej liatiny kladie vyššie požiadavky na metalurgickú kvalitu liatiny.

Predúprava karbidu kremíka pred očkovaním má dobrý vplyv na zlepšenie metalurgickej kvality liatiny. Odborník na zlievarenstvo Li Chuanshi napísal článok, že po pridaní činidla na predbežnú úpravu do roztaveného železa možno pozorovať dva účinky: jedným je zvýšenie uhlíkového ekvivalentu; druhou je zmena metalurgických podmienok roztaveného železa, čo zvyšuje redukovateľnosť.

V roku 1978 BC Godsell zo Spojeného kráľovstva zverejnil svoje výsledky výskumu predbežnej úpravy tvárnej liatiny. Odvtedy experimentálny výskum procesu predúpravy nebol prerušený a proces je teraz pomerne vyspelý. V prípade šedej liatiny môže predbežná úprava očkovania karbidom kremíka znížiť stupeň podchladenia a znížiť tendenciu bielych úst; zväčšiť grafitové jadro, podporiť tvorbu grafitu typu A, obmedziť alebo zabrániť výrobe grafitu typu B, E a D a zvýšiť počet eutektických zhlukov. Jemný vločkový grafit; v prípade liatiny s sféroidným grafitom podporuje predúprava očkovania karbidom kremíka zvýšenie počtu grafitových guľôčok v liatine, rýchlosť sféroidizácie a zaoblenie grafitových guľôčok.

Použitie karbidu kremíka môže posilniť deoxidačný a redukčný účinok oxidu železa, kompaktnú štruktúru liatiny a zvýšiť hladkosť reznej plochy. Použitie karbidu kremíka môže predĺžiť životnosť steny pece bez zvýšenia obsahu hliníka a síry v roztavenom železe.

Ponechajte si zdroj a adresu tohto článku na opätovnú tlač:Ako zlepšuje karbid kremíka kvalitu odliatkov?

Minghe Spoločnosť na tlakové liatie sú určené na výrobu a poskytujú kvalitné a vysoko výkonné odlievacie diely (sortiment kovových tlakových odliatkov zahŕňa hlavne Tenkostenné tlakové liatie,Odlievanie horúcej komory,Odlievanie za studena), Round Service (Die Casting Service,CNC obrábanie,Výroba foriem, Povrchová úprava). Akékoľvek vlastné hliníkové tlakové liatie, horčíkové alebo zamakové / zinkové tlakové liatie a ďalšie požiadavky na odliatky nás môžu kontaktovať.

ISO90012015 A ITAF 16949 CASTINGOVÁ SPOLOČNOSŤ

Pod kontrolou noriem ISO9001 a TS 16949 sa všetky procesy uskutočňujú prostredníctvom stoviek pokrokových strojov na tlakové liatie, 5-osých strojov a ďalších zariadení, od blasterov po práčky Ultra Sonic. Spoločnosť Minghe má nielen moderné vybavenie, ale aj profesionálne vybavenie tím skúsených technikov, operátorov a inšpektorov, aby sa uskutočnil zákaznícky dizajn.

Zmluvný výrobca tlakových odliatkov. Zahŕňa hliníkové odlievacie diely zo studenej komory od 0.15 libry. do 6 libier., nastavenie rýchlej výmeny a obrábanie. Medzi služby s pridanou hodnotou patria leštenie, vibrovanie, odhrotovanie, otryskávanie, maľovanie, pokovovanie, natieranie, montáž a obrábanie nástrojov. Medzi materiály, s ktorými sa pracuje, patria zliatiny ako 360, 380, 383 a 413.

Pomoc pri navrhovaní zinkových tlakových liatín / súčasné inžinierske služby. Zákazkový výrobca presných odliatkov zo zinku. Môžu sa vyrábať miniatúrne odliatky, vysokotlakové odliatky, viacskĺzne odliatky do formy, konvenčné odliatky do formy, jednotkové a nezávislé tlakové odliatky a do dutých odliatkov. Odliatky je možné vyrábať v dĺžkach a šírkach do tolerancie +/- 24 palca.

ISO 9001 2015 certifikovaný výrobca tlakovo liateho horčíka a výroba foriem

Výrobca certifikovaný podľa ISO 9001: 2015 pod tlakom liateho horčíka. Medzi jeho funkcie patrí vysokotlakové liatie do horúca komora 200 ton a studená komora 3000 ton, návrh nástrojov, leštenie, formovanie, obrábanie, práškové a tekuté lakovanie, plná QA so schopnosťami CMM , montáž, balenie a dodávka.

Minghe Casting Dodatočné odlievanie Služba - investičné liatie atď

Certifikované ITAF16949. Zahŕňa ďalšiu službu odlievania investičné casting,odlievanie piesku,Gravitačné liatie, Odlievanie stratenej peny,Odstredivé liatie,Vákuové liatie,Trvalé liatie foriemMedzi „možnosti“ patrí EDI, technická podpora, solídne modelovanie a sekundárne spracovanie.

Casting Industries Prípadové štúdie náhradných dielov pre: automobily, bicykle, lietadlá, hudobné nástroje, vodné skútre, optické prístroje, snímače, modely, elektronické prístroje, škatule, hodiny, stroje, motory, nábytok, šperky, prípravky, telekomunikácie, osvetlenie, lekárske prístroje, fotografické prístroje, Roboty, sochy, ozvučenie, športové vybavenie, náradie, hračky a ďalšie.