Диаметр и длина графитовых узелков в пластичном железе и их связь с качеством пластичных частей железа
1. Диаметр и длина графитовых узелков в пластичном железе и национальных стандартах
В обычном пластичном железе диаметр графитовых узелков обычно находится между несколькими микронами и десятками микрон. Например, для некоторых распространенных пластичных железных деталей средний диаметр графитовых узлов может составлять около 10-30 микрон.
Согласно стандарту металлографической проверки GB/T 9441-2009 «Стандарт пластичного железа», размер графитовых узелков делится на 6 класс, причем 1 класс является наибольшим, со средним диаметром более 25 мкм; Степень 6 является наименьшим, со средним диаметром менее 6,3 мкм. Различные сценарии приложений имеют разные требования для размера графитовых узелков. Например, в некоторых автомобильных частях с более высокими требованиями, графитовые узелки, возможно, должны быть меньше и более равномерны по размеру, чтобы улучшить механические свойства и стойкость к износу.
Вообще говоря, когда графитовые узелки имеют размеры 3 - 6 мкм, всеобъемлющие характеристики пластичного железа относительно превосходны. В настоящее время графитовые шарики небольшие и равномерно распределены, что может эффективно рассеивать напряжение, препятствовать расширению трещин и улучшить прочность, прочность и пластичность материала. В то же время малые графитовые шарики имеют большую площадь связи с матрицей, а тепловое сопротивление раздела невелика, что способствует теплопроводности и может сделать поверхностную твердость чугуна более равномерной, повышающей сопротивление износа.
С точки зрения металлографической проверки, согласно стандарту GB/T 9441-2009 «Металлографическая проверка пластичного железа», размер графитового шара 5-7 обычно может соответствовать требованиям комплексной производительности пластичного железа в большинстве сценариев применения. В некоторых специфических продуктовых продуктах железа, таких как пластичные железные трубы, размер графита, как правило, составляет 6-7, уровень сфероидизации контролируется до 1-3, а скорость сфероидации больше или равна 80%, что может позволить материалу получить хорошие механические свойства, протяженность и сопротивление коррозии.
Тем не менее, на оптимальный размер графитового шара пластичного железа также будет влиять несколько факторов, таких как конкретные сценарии применения, производственные процессы и состав материала. В реальном производстве его необходимо скорректировать и оптимизировать в соответствии с конкретными обстоятельствами.
2. Каковы эффекты размера графитовых шариков в пластичном железе на производительность отливок?
Размер графитовых шариков в пластичном железе оказывает много специфического влияния на его производительность, которые в основном отражаются в следующих аспектах:
Механические свойства
Сила: когда графитовые шарики маленькие и равномерно распределены, они могут более эффективно рассеивать напряжение, затруднить расширение трещины и повышать прочность пронзительного железа. Поскольку область связывания между малым - графитовыми шариками размером с графитовые шарики и матрицей является относительно большой, передача напряжений является более равномерной, а способность материала сопротивляться внешним силам усиливается.
Прочность и пластичность: маленькие графитовые шарики могут сделать матрицу чугуна более непрерывной. Когда матрица подвергается воздействию внешних сил, может деформироваться более равномерно, тем самым улучшая вязкость и пластичность материала. Большие графитовые шарики- эквивалентны большим «дефектам», которые подвержены концентрации напряжений при воздействии силы, что приводит к преждевременному перелому материала и снижению вязкости и плодости.
Износостойкость
Когда графитовые шарики маленькие и равномерно распределены, поверхностная твердость чугуна более равномерна. Во время процесса трения нелегко иметь чрезмерный местный износ, а устойчивость к износу лучше. В то же время маленькие графитовые шарики имеют небольшой эффект резки на матрицу, а матрица может лучше поддерживать износ нагрузки и сопротивления. Изной канавки легко сформируются вокруг больших графитовых шариков, которые ускоряют износ материала.
Коррозионная стойкость
Маленькие и однородные графитные шарики помогают сформировать более плотную оксидную пленку и повысить коррозионную стойкость пластичного железа. Поскольку небольшие графитовые шарики равномерно распределены, микроструктура чугуна более равномерна. В коррозийной среде нелегко сформировать локальные коррозионные ячейки, тем самым замедляя скорость коррозии. Большие графитовые шарики могут вызывать неравномерную микроструктуру чугуна, а интерфейс между графитовыми шариками и матрицей легко стать начальной точкой коррозии, снижая сопротивление коррозии.
Производительность обработки
Графитовые шарики невелики, и во время обработки влияние на инструмент невелико, качество поверхности обработки хорошее, а износ инструмента относительно невелик, что способствует повышению эффективности обработки и снижению затрат на обработку. Большие графитовые шарики могут увеличить шероховатость поверхности обработки и даже вызывать дефекты, такие как коллапс края, влияя на точность обработки и качество поверхности.
3. Влияние размера графитовых шариков пластичного железа на износную стойкость отливок заключается в следующем:
Маленькие графитовые шарики: графитовые шарики с небольшим размером и равномерным распределением могут сделать матрицу чугуна иметь хорошую непрерывность и более равномерную твердость. Во время процесса трения он может эффективно поддерживать нагрузку, и нелегко иметь локальную концентрацию напряжений и чрезмерный износ, а устойчивость к износу хорошей. В то же время маленькие графитовые шарики имеют небольшое влияние на матрицу, что может уменьшить образование канавки износа, тем самым улучшая устойчивость к износу материала.
Большие графитовые шарики: большие - графитовые шарики размером эквивалентны «дефектам» в материале, которые легко вызывают концентрацию напряжения при воздействии силы. Во время процесса трения износ канавки легко образуются вокруг больших графитовых шариков, которые ускоряют износ материала. Кроме того, крупные графитовые шарики сделают микроструктуру чугуна неровной, что приведет к большим различиям в твердости поверхности и снижению общей стойкости к износу.
4. Какие факторы влияют на размер графитовых шариков в пластичном железе?
Химический состав
Содержание углерода и кремния: углерод является основным элементом образования графита. С высоким содержанием углерода количество графитовых шариков увеличивается, и размер может стать меньше. Кремний может способствовать графитизации, а соответствующее количество кремния может сделать графитовые сферы небольшими и равномерными. Однако, если содержание кремния слишком высока, оно уменьшит текучесть расплавленного железа и повлияет на рост графитовых сфер.
Сфероидизатор и инокулянт: сфероидизатор может превращать графитовые кристаллизации в сферы, а соответствующее количество добавленного сфероизатора может обеспечить округлость и однородность размера графитовых сфер. Инокулянт может увеличить графитовое ядро, увеличить количество графитовых сфер и уменьшить их размер.
Процесс плавления
Температура жидкости железа: если температура жидкости железа слишком высока, графитовые сферы будут расти и легко приводят к снижению сфероидации. Если температура слишком низкая, текучесть железа жидкости плоха, что не способствует однородному росту графитовых сфер.
Время плавления: правильное продление времени плавления может сделать состав жидкости железа более равномерной, что способствует однородному росту графитовых сфер. Тем не менее, слишком долгое время плавления приведет к окислению железной жидкости, влияя на образование и рост графитовых сфер.
Процесс кастинга
Температура заливки: если температура листа слишком высока, у графитовых сфер будет иметь больше времени для роста в процессе затвердевания, что приведет к большему размеру. Если температура заливки слишком низкая, заполнительная способность расплавленного железа плохая, что может вызвать дефекты, такие как холодный отключение и недостаточная заливка, влияя на распределение и размер графитовых шариков.
Скорость заливки: если скорость заливки слишком быстрая, поток расплавленного железа в полости формы будет турбулентным, что приведет к промыванию и столкновению графитовых шариков, влияя на их рост и распределение. Если скорость заливки слишком медленная, расплавленное железо будет остыть в течение долгого времени в бегуне, что может заранее образовывать графические шарики, что приведет к неровным размерам графитового шарика.
Скорость охлаждения
Быстрая скорость охлаждения и большое переохлаждение увеличат скорость зарождения графитовых шариков, увеличивают количество графитовых шариков и уменьшат их размер. Если скорость охлаждения медленная, у графитовых шариков есть больше времени для роста, и их размер увеличится. В фактическом производстве скорость охлаждения может быть отрегулирована с помощью контрольных факторов, таких как листовые материалы и толщина стен.
