Analys av svårigheter vid bearbetning av grått gjutjärn

---

För att lösa bearbetningsproblemen vid gjutning av gråjärn i ett företag analyserades komponenterna och egenskaperna hos gjuteris och gjutgods med optiskt mikroskop, svepelektronmikroskop, Brinell-hårdhet, micro Vickers-hårdhet och spektrumanalys. Resultaten visar att innehållet av S och P i 26# tackjärn var över den höga sidan, innehållet av Si i 22# tackjärn är lågt, så de kemiska sammansättningarna uppfyllde inte kriterierna. Kolekvivalenten för gjutgods är 4.36 %, vilket tillhör gjutgods med hög kolekvivalent. Förhållandet mellan Si och C är 0.46, vilket är på undersidan. Innehållet av Si och Mn i gjutgodset är lågt, förutom att halten Cr är hög, vilket är tillräckligt för att framkalla kylningsfenomen, så finns det V-element i de fler gjutgodset. gjutgodsets mikrostruktur är ferrit, perlit, grafit och karbid. En del av karbiden innehåller Cr, V och andra mikrolegeringselement, och mikrohårdheten är över 1 100 HV, vilket är den främsta orsaken till svår bearbetning. Därför, för att förbättra bearbetningskapaciteten, bör innehållet av V och Cr inte överskrida standarden. För det andra bör innehållet av Si ökas och bör först välja att lägga till inokulering. För krävande gjutgods kan karbiden brytas ned genom grafitiserande glödgning.

Vita hörn av tunnväggiga gråjärnsgjutgods är vanliga defekter i gjutgods [1-4]. I allmänhet har små gjutgods tunna väggar och gjuts i grön sand. Även om den kemiska sammansättningen av det smälta järnet är kvalificerad, på grund av påverkan av gjutgodstjockleken och gjutgodsets värmeledningsförmåga, de tjocka och tunna delarna av samma gjutgods. Både insidan och utsidan kan få en annan organisation. Särskilt hörnen på gjutgodset är benägna att få vita munnar, vilket orsakar svårigheter vid bearbetning, vilket resulterar i det så kallade "hårda materialet". De flesta delar av grått gjutjärn "material hårt" förekommer i delen av den grova delen. Såsom: kanter och hörn, spår, konvexa ytor, ytor etc. Materialhårdhet har mycket att göra med tendensen till vit mun. Med sikte på de svåra bearbetningsproblemen i den faktiska produktionen av gjutgods från ett visst företag, genomför denna uppsats en systematisk studie, analyserar orsakerna till "hårda material" och föreslår motsvarande lösningar.

1 Experimentella material och metoder

Gjut tackjärn 22#, 26# och ett maskingjutningsnummer 0# togs prov på plats. Provtagning genom trådskärning utfördes respektive, och observation av optisk vävnad och skanningsvävnad utfördes. Kemikalie på gjutjärn och gjutgods
Sammansättningstest för att utesluta inverkan av spårämnen på bearbetningsprestandan hos gjutgods. Gjutgodset togs prov för metallografisk observation i ZEISS optiska mikroskop och scanningsmikroskop, HBS-3000 digital Brinell hårdhetstestare och HTM-1000TM mikrohårdhetstestare användes för hårdhetstestning. Den kemiska sammansättningen av tackjärn och gjutgods visas i tabell 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		5		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		5		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		5		5	0.023	0.044	0.01	0.008	9	≤ 0.01

2.1 Analys av kemisk sammansättning

När det grå gjutjärnskolet finns i form av karbider ökar det tendensen till blekning, vilket försvårar bearbetningen och orsakar det så kallade "hårda material"-problemet. Därför bör grått gjutjärn minimera tendensen till blekning, så att kolet finns i form av grafit. Olika element har olika effekter på grafitiseringsprocessen, och vissa accelererande stenar
Infärgning, vissa saktar ner grafitisering. Generellt sett kan de flesta av de grundämnen som kan försvaga bindningskraften mellan järn- och kolatomer och öka järnatomernas självdiffusionsförmåga främja grafitiseringen av gjutjärn; annars kommer det att hindra grafitiseringen av gjutjärn, det vill säga öka tendensen till vit mun. . För provning av gjutjärn
Kvaliteten på tackjärn och eliminering av inverkan av spårämnen på blekning av gjutgods. De fem elementen och vanliga blekningselementen i råvarorna och gjutgodset testades. Varje prov testades för 13 element. Totalt testades 39 partier tackjärn och gjutgods. Den kemiska sammansättningen visas i tabell 1.

Kinas gjutjärnstackjärnsstandard (GB/T 718-2005) [5], i standarden är Si-halten i 22# tackjärn 2.00% ~ 2.40%, och Si-halten i 26# tackjärn är 2.40% ~ 2.80 %. Enligt tabell 2 visade ett företags tackjärn 22# och 26# test att Si-halten i 22# tackjärn var 1.86, vilket inte uppfyllde den nedre gränsen för standarden.
Den uppfyller standarden och Mn-halten är också låg. 26# tackjärn P- och S-halten är för hög, P-halten når nivå 5, S-halten överstiger standarden och innehåller en viss mängd Cr. Testsammansättningen av gjutning 0# visar att endast Cr-halten i blekningselementen har nått blekningstendensen, och halten av andra spårelement har inte nått minimihalten för att orsaka blekning, så effekten är försumbar. Jämfört med urvalet av de fem elementen i "Casting Handbook" [6] kan man se att kolhalten i gjutgods i denna studie är relativt hög, Si-halten är relativt låg och Mn-halten är relativt låg. .

2.2 Hårdhetstest

I HBS-3000 digital display Brinell hårdhetstestare är testet 1875 N, indenterdiametern är 2.5 mm och hårdheten för de 5 testerna visas i tabell 2. På den digitala mikrohårdhetstestaren, det vita området i det optiska fotot var märkt med mikrohårdhet. Resultaten visas i tabell 3. Därför, även om den genomsnittliga makroskopiska hårdheten för matrisen är mycket låg, är endast Brinell-hårdheten cirka 145 HB, hårdheten i dess lokala område är mycket hög och når Vickers-hårdheten på cirka 1 000 HV . Ju mindre grop, desto högre hårdhet. Enligt litteraturen är hårdheten hos fosforeutektikum 500~700 HV, ledeburite ≤ 800 HV och karbid> 900 HV.

Därför visar hårdhetsanalysresultaten att det vita området är hård och spröd cementitkarbid, vilket i princip utesluter fosforeutektik, vilket är huvudorsaken till det hårda materialet. För att exakt bestämma sammansättningen av denna karbid krävs energispektrumanalys.

2.3 Energispektrumanalys

Den partiella förstoringen av det optiska vita området visas i Fig. 2 och Fig. 3. Det kännetecknas av fördelningen av försänkta hål i matrisen och egenskapen för eutektik. Därför visar energianalysen av detta område att de element som finns i den försänkta delen av området är Fe, P och C-element, så det bedöms som Fe3 (C, P), P-element lagras
Segregation. P-elementet i den försänkta delen är högre, inte en eutektisk produkt, utan ett hål som bildas av den slutliga stelningen och krympningen. Figur 4 Energispektrumanalysresultat visar att förutom Fe-, P- och C-element innehåller det vita området Cr och V, vilket bildar legerade karbider, som är hårdare och hårdare.
Ta skärning.

2.4 Organisationsanalys

Det optiska fotot visar den metallografiska strukturen av gjutgodset tillverkat genom etsning med 4 % salpetersyraalkohol, som visas i figur 5. Bland dem är a, b, c och d gjutstyckets kärnstruktur och e, f, g och h är gjutstyckets kantstruktur. a, b, c, d och e, f, g, h motsvarar 50, 100, 200 och 1,000 6 gånger vävnadsfoton. Det skannade vävnadsfotot visas i figur 7216, och pilen pekar på det vita området i motsvarande optiska vävnadsfoto, som är karbid. De vita blockområdena är karbider, flingorna är grafit och de grå områdena är perlit. Det kan ses att den metallografiska strukturen är ferrit + perlit + grafit + karbid, gropig struktur. Vitheten i kanterna är uppenbarligen allvarligare än hjärtats. Vid jämförelse med GB/T2009-7 kan man se att [XNUMX], hjärtvävnaden är den initiala
Den råa stjärnformade grafit F-typen har en längd på ca 150 μm och en bredd på ca 5 μm. Detta bildas av smält järn med hög kolhalt under relativt stora underkylningsförhållanden. Kantskiktsstrukturen är fin lockig grafit samlad i en krysantemumliknande fördelning av typ B-grafit. Längden är ca 100 μm och bredden 3 μm. Bestäm antalet karbider
Mängden karbid i hjärtvävnaden är ca 5%, når nivå 3. Mängden karbider i kantvävnaden är ca 10%, når nivå 4. När kolet är i form av grafit kan grafiten användas för smörjning under bearbetning, och skärningen är enkel. När kol finns i form av karbid (Fe3C), eftersom Fe3C-cementit är hård och spröd, är bearbetning svår, särskilt när den innehåller andra legeringsämnen (som Cr), legeringscementit ((Fe, M) 3C) Denna förening är hårdare och svårare att skära, och det så kallade "hårda material"-problemet uppstår under bearbetning [8]. Därför är det i gjutningsprocessen av gråjärnsdelar nödvändigt att minska mängden kol för att undvika uppkomsten av karbider och vidta några åtgärder för att främja kolgrafitisering om det behövs.

3 Analys och diskussion

De viktigaste faktorerna som påverkar bearbetningsprestandan hos gjutgods är den kemiska sammansättningen av gjutjärnet och stelningshastigheten. Kolhalten och kiselhalten i den kemiska sammansättningen av gjutjärn är de två viktigaste styrande faktorerna. Avkylningshastigheten för gjutgodset beror huvudsakligen på gjutgodsets väggtjocklek. När halten av kol och kisel i gjutjärn är konstant, ju tunnare gjutväggen är, desto större tendens har gjutjärnet att bleka. När väggtjockleken på gjutgodset är konstant, desto större är den totala halten av kol och kisel i gjutjärnet, desto mer grundlig är grafitiseringsgraden av gjutjärnet.

Kolekvivalenten för gjutgodset i denna studie är 4.36 %, vilket är ett gjutgods med hög kolekvivalent; Si/C-förhållandet är 0.46, vilket är lågt. En ökning av kolekvivalenten gör att grafitflingorna blir tjockare, antalet ökar och styrkan och hårdheten minskar. Ökad Si/C kan minska tendensen till vit mun.

Vid tillverkning av grått gjutjärn måste också påverkan av överhettning och effekten av graviditet beaktas. Att öka temperaturen på det smälta järnet inom ett visst område kan göra grafitförfiningen, matrisstrukturen finare, draghållfastheten ökad och hårdheten minskad. Det är nödvändigt att överväga sammansättningen av laddningen, smältutrustningen och energifaktorerna för den kemiska sammansättningen. Ympningsbehandlingen är att tillsätta ympmedlet till det smälta järnet för att ändra det smälta järnets metallurgiska tillstånd innan det smälta järnet kommer in i gjuthålan, och för att öka den icke-spontana kärnan är grafitförfining. Därigenom förbättras mikrostrukturen och prestanda hos gjutjärn. Vanliga ympmedel inkluderar ferrokisel, kalciumkisel och grafit. Genom att kombinera våra produkter och produktionskostnader rekommenderas det att använda ferrokisel (75 % kisel, tillsatsmängden är cirka 0.4 % av det smälta järnets vikt). För det andra bariumferrokisel och strontiumferrokisel. Ferrokisel inokulerar snabbverkande effekt, når toppen inom 1.5 min och minskar till icke-gravid tillstånd efter 8~10 min, vilket kan minska graden av underkylning och tendens till vit mun, öka antalet eutektiska kluster, bildar A-typ grafit, förbättra sektionens enhetlighet och öka motståndet. Draghållfastheten är 10-20MPa. Nackdelar: dålig motståndskraft mot förruttnelse. Om den sena inokuleringsprocessen inte används är den inte idealisk för stora väggtjockleksskillnader och lång hälltid.

Bariumferrokisel har en starkare förmåga att öka antalet eutektiska kluster och förbättra sektionslikformigheten än ferrokisel. Förmågan att motstå nedgång är stark och inokuleringseffekten kan bibehållas i 20 minuter. Lämplig för olika kvaliteter av grå gjutjärnsdetaljer, speciellt lämplig för storskaliga tjockväggiga detaljer och produktionsförhållanden med lång hälltid.

Strontiumferrokisel har 30 % till 50 % högre vithetsreducerande förmåga än ferrokisel, och har bättre sektionslikformighet och anti-sönderfallsförmåga än ferrokisel. Samtidigt ökar den inte antalet eutektiska kluster, är lätt att lösa upp och har mindre slagg. Tunnväggiga delar, speciellt delar som kräver krympning och läckage med höga eutektiska kluster är inte önskvärda.

Mn-halten i gjutgods i denna studie är låg. Mangan i sig är ett grundämne som hindrar grafitisering, men mangan kan kompensera den starka blekande effekten av svavel. Därför, inom gränsen för att kompensera effekten av svavel, spelar mangan faktiskt en roll för att främja grafitisering. Praxis har visat att ökningen av manganhalten inte bara kan öka och förfina perlit, men det är inte skadligt att på lämpligt sätt slappna av kontrollen av svavel. Därför rekommenderas det att på lämpligt sätt öka Mn-halten.

4 Slutsats

Huvudorsaken till bearbetningssvårigheterna för gjutgods i denna studie är utseendet av cementitkarbider, speciellt cementitkarbiderna av legeringar som innehåller Cr, V och andra element är den främsta orsaken till bearbetningssvårigheter. För att förbättra detta problem är den första idén att minska eller eliminera karbider i organisationen. Att ändra sammansättningen av gjutgods och anpassa produktionsprocessen är effektiva sätt. I kombination med den specifika produktionssituationen för gjutgods i denna studie, läggs följande produktionsförslag fram:

• (1) För att öka kiselhalten är förstahandsvalet att tillsätta ett ympmedel innan hällning. För ferrokisel (75 % kisel), kan bariumferrokisel och strontiumferrokisel också användas beroende på hälltiden och effekterna på plats. Det rekommenderas att använda sammansatta ympmedel (Si-Ba och RE-Si).
• (2) Öka manganhalten i gjutgodset för att kompensera för den starka vita muneffekten av svavel.
• (3) Förbättra kvaliteten på tackjärn. 26# P- och S-halten tackjärn är för hög.
• (4) Minska Cr-innehållet i gjutgods. Den höga halten av Cr (>0.1) i gjutgodset kan redan ge effekten av blekning. Cr kan avsevärt öka hårdheten och skada bearbetningsprestandan.

Länk till denna artikel: Analys av svårigheter vid bearbetning av grått gjutjärn

Reprint Statement: Om det inte finns några speciella instruktioner är alla artiklar på denna webbplats original. Ange källan för omtryck: https: //www.cncmachiningptj.com/，tack！

---

PTJ CNC-butik tillverkar delar med utmärkta mekaniska egenskaper, noggrannhet och repeterbarhet från metall och plast. 5-axlig CNC-fräsning tillgänglig.Bearbetning av högtemperaturlegering räckvidd inkl inkonelbearbetning,monelbearbetning,Geek Ascology-bearbetning,Karp 49-bearbetning,Hastelloy-bearbetning,Nitronic-60-bearbetning,Hymu 80-bearbetning,Verktygsstålbearbetning,etc.,. Perfekt för flygindustrin.CNC-bearbetning producerar delar med utmärkta mekaniska egenskaper, noggrannhet och repeterbarhet från metall och plast. 3-axlig och 5-axlig CNC-fräsning tillgänglig. Vi kommer att strategisera med dig för att tillhandahålla de mest kostnadseffektiva tjänsterna för att hjälpa dig att nå ditt mål. Välkommen att kontakta oss ( sales@pintejin.com ) direkt för ditt nya projekt.