Hoe kan de rek van QT450 nodulair gietijzer tot meer dan 22% worden vergroot?

Hoe kunnen we de rek vergroten tot ruim 22% met behoud van dezelfde treksterkte? Dit vereist het starten vanuit de ‘microstructuur’ en het maken van verfijnde procesaanpassingen. 

Kernidee: Maximaliseer de plasticiteit en taaiheid van de matrix met behoud van voldoende sterkte. Concreet betekent dit het verkrijgen van een zo groot mogelijke ferrietmatrix en tegelijkertijd de hoge kwaliteit van de grafietballen garanderen. Specifieke technische routes en maatregelen zijn de volgende: Ten eerste, nauwkeurige aanpassing van de chemische samenstelling (basis). De huidige QT450-samenstelling mag alleen bedoeld zijn om "te voldoen aan de normen", en om een ​​hoge rek te bereiken is het noodzakelijk om zich te ontwikkelen naar "hoge zuivering" en "balans". 

1. Koolstofequivalent: Matig verhogen, neigen naar een strategie met een hoog koolstofgehalte: Terwijl u ervoor zorgt dat er geen grafiet gaat drijven, probeert u het koolstofgehalte te verhogen (aanbevolen 3,6% -3,9%) en het siliciumgehalte op de juiste manier te beheersen. Dit kan het aantal grafietballen vergroten, de thermische geleidbaarheid verbeteren, de krimp bij stollen verminderen en is gunstig voor het verbeteren van de sterkte en plasticiteit. Het wordt aanbevolen om het koolstofequivalent (CE) tussen 4,3% en 4,5% te houden. 

2. Silicium: Beheers de uiteindelijke strategie voor het siliciumgehalte: Silicium is een solide oplossingsversterkend element, en overmatig silicium zal de plasticiteit aanzienlijk verminderen. Om ferrietvorming te garanderen, moet het uiteindelijke siliciumgehalte (siliciumgehalte na het gieten) op een lager niveau van 2,2% -2,5% worden gehouden. Om dit te bereiken kunnen sferoïdiserende middelen met een laag siliciumgehalte worden gebruikt en kan silicium worden toegevoegd via inoculanten. 

3. Mangaan: extreme reductie (sleutel!) Strategie: Mangaan is een stabiel element in perliet en is zeer gevoelig voor segregatie aan de korrelgrenzen, waardoor brosse fasen worden gevormd en de "moordenaar nummer één" van rek is. Het mangaangehalte moet worden verlaagd van het conventionele <0,3% naar <0,15%, met een ideale toestand van<0,10%. Dit is de meest effectieve en economische chemische methode om een ​​rek van meer dan 22% te bereiken. 

4. Fosfor en zwavel: ultieme zuivering van fosfor: vorming van bros fosfor-eutectisch materiaal. Doel: ≤ 0,03%, hoe lager hoe beter. Zwavel: Het consumeren van sferoïdiserende middelen en het genereren van insluitsels. Het zwavelgehalte van het oorspronkelijke gesmolten ijzer vóór sferoïdisatie is ≤ 0,012%. 

5. Interferentie-elementen: Controleer en monitor strikt elementen zoals titanium, chroom, vanadium, tin, antimoon, enz. Ze kunnen perliet stabiliseren of schadelijke carbiden vormen. 

Het gebruik van sferoïdiserende middelen die sporen van zeldzame aardmetalen (cerium, lanthaan) bevatten, kan de schadelijke effecten ervan neutraliseren.

 2. Het versterken van het sferoïdisatie- en incubatieproces (kern) is een beslissende stap in het verbeteren van de kwaliteit en kwantiteit van grafietballen. 

1. Sferoïdisatiebehandeling: streven naar stabiliteit en zachtheid. Sferoïdiserend middel: selectie van sferoïdiserende middelen met een laag magnesiumgehalte, een laag zeldzame aardgehalte en een hoge zuiverheid. Een sferoïdiserend middel met een Mg-gehalte van 5% -6% kan bijvoorbeeld de neiging tot witgieten en krimpspanning veroorzaakt door overmatig magnesium verminderen. Proces: Gebruik van methoden zoals afdekken en draadaanvoer om een ​​soepele sferoïdisatiereactie, een stabiele absorptiesnelheid en minder licht magnesiumstof te garanderen. 

2. Vruchtbaarheidsbehandeling: Het belangrijkste doel is om het aantal grafietbolletjes aanzienlijk te verhogen tot meer dan 150/mm² en de rondheid van de bolletjes te verbeteren. Vruchtbaarheidsmiddel: Gebruik efficiënte vruchtbaarheidsmiddelen, zoals die welke strontium, barium en zirkonium bevatten, die een sterk antiverouderingsvermogen en een goed kiemvormingseffect hebben. Vakmanschap: "Meervoudige incubatie" moet worden gebruikt! Eén zwangerschap: uitgevoerd in de sferoïdisatiezak. Secundaire/begeleidende zwangerschap: dit is van het allergrootste belang! Tijdens het gieten wordt het fijne deeltjesinoculant gelijkmatig toegevoegd met de ijzerwaterstroom door een speciale feeder. Het kan een groot aantal onmiddellijke kristallijne kernen verschaffen, wat het kernmiddel is om het aantal grafietbollen te vergroten. Intratype-incubatie: Als de omstandigheden dit toelaten, plaatst u incubatieblokken in het gietsysteem voor de derde incubatie. 

3, Optimaliseer het smelt- en koelproces 

1 Smelten: gebruik van zeer zuiver ruwijzer en schoon schroot om schadelijke elementen vanaf de bron te bestrijden. Het wordt aanbevolen om de taptemperatuur in te stellen tussen 1530-1560 ℃ en deze op een geschikte hoge temperatuur te laten staan ​​om de opwaartse beweging van insluitsels te vergemakkelijken. 

2. Koelsnelheid: Voor dunwandige onderdelen kan het versnellen van de koeling gunstig zijn voor het vergroten van perliet en het verbeteren van de sterkte, maar het is niet bevorderlijk voor rek. Voor QT450 die een hoge rek nastreeft, moet de koelsnelheid op passende wijze worden verlaagd, zoals het gebruik van isolatiestijgbuizen, verdikkende gietkanalen, het optimaliseren van gietprocessen (zoals het gebruik van harszand in plaats van metalen mallen), enz., om de vorming van ferriet en de volledige groei van grafiet te bevorderen. 

4. Warmtebehandeling: De meest betrouwbare garantie is dat als de gegoten eigenschappen nog steeds onstabiel zijn na de bovenstaande procesaanpassingen (vooral als gevolg van ongelijkmatige wanddikte die in sommige gebieden perliet veroorzaakt), ferritisatie-gloeien de meest betrouwbare methode is om een ​​reksnelheid van meer dan 22% te bereiken. 

Procesroute: 

1 Hoge temperatuurfase: verwarmen tot 900-920 ℃ en 1-3 uur vasthouden (afhankelijk van de wanddikte). Het doel is om al het perliet om te zetten in austeniet. 

2. Fase op gemiddelde temperatuur: koel de oven langzaam af (of verplaats hem direct naar 700-730 ℃) en houd hem 2-4 uur warm. Deze fase is van cruciaal belang omdat er voldoende tijd is voor de oververzadigde koolstof in austeniet om neer te slaan op de oorspronkelijke grafietbolletjes, waardoor deze volledig wordt omgezet in ferriet. 

3. Afvoer uit de oven: Daarna kan het worden afgekoeld tot onder de 600 ℃ en uit de oven worden afgevoerd voor luchtkoeling. Effect: Na deze behandeling kan de matrixstructuur meer dan 95% ferriet bereiken, waarbij de reksnelheid gemakkelijk de 22% overschrijdt. Tegelijkertijd kan de treksterkte, dankzij de aanwezigheid van grafietballen en de versterking van silicium in vaste oplossingen, nog steeds stabiel blijven op meer dan 450 MPa. 

Samenvatting en actieroutekaart 

1. Diagnosestatus: Analyseer eerst de metallografische structuur (ferrietverhouding, grafietbolmorfologie en hoeveelheid) en chemische samenstelling (vooral Mn- en P-gehalte) van uw huidige QT450.

 2. Geef prioriteit aan procesaanpassing: Stap 1: Beperk het Mn-gehalte tot minder dan 0,15% en controleer P en S. Stap 2: Versterk de incubatie, zorg vooral voor de effectieve implementatie van inflow-incubatie. 

3: Optimaliseer de samenstelling en gebruik een oplossing met een hoog koolstof- en laag siliciumgehalte. 3. Definitieve garantie: Als de reksnelheid na procesaanpassing nog steeds rond de 18% -20% schommelt en de 22% niet stabiel kan doorbreken, dan is de introductie van een ferrietgloeiproces een onvermijdelijke keuze. Het kan consistent de prestaties leveren die u nodig heeft. Als de treksterkte in het bovenstaande proces de 450 megapascal niet kan bereiken, welk type legering moet dan worden gebruikt voor sterkteverdediging? In het QT450-schema dat een hoge rek nastreeft (>22%) kan, als de rek aan de norm voldoet en de treksterkte afneemt, nikkel worden toegevoegd om de sterkte aan te passen. De kernfunctie en voordelen van het toevoegen van nikkel 1 Versterking van de vaste oplossing zonder de plasticiteit aanzienlijk te beschadigen: het nikkelelement lost op in de ferrietmatrix en vormt een vaste oplossing, waardoor de sterkte wordt verbeterd zonder de plasticiteit en taaiheid aanzienlijk te verminderen. Dit is fundamenteel anders dan elementen als mangaan en fosfor.

 Effect: Wanneer u het mangaangehalte en perliet probeert te verminderen om een ​​ultrahoge rek te bereiken, kan de treksterkte naar de rand van 450 MPa glijden. Op dit punt kan het toevoegen van een kleine hoeveelheid nikkel een "veiligheidskussen" bieden om stabiele sterkte en naleving van de normen te garanderen. 

2. Verfijn de structuur en verbeter de uniformiteit: Nikkel kan de austeniet-transformatietemperatuur verlagen, wat helpt de korrelgrootte en microstructuur te verfijnen, waardoor de gietstructuur uniformer wordt, waardoor zowel de sterkte als de taaiheid worden verbeterd. 

3. Mild perlietstabilisatie-effect: Nikkel heeft ook de neiging om perliet te stabiliseren, maar het effect is veel minder sterk dan dat van mangaan. Door de hoeveelheid toevoeging te regelen is het mogelijk het grootste deel van het ferriet te verkrijgen terwijl het wordt gebruikt om een ​​kleine hoeveelheid fijn perliet te vormen ter versterking. Hoe nikkel wetenschappelijk toevoegen? Voorwaarde: Nikkeltoevoeging moet worden uitgevoerd na strikte implementatie van alle hierboven genoemde basisschema's (laag Mn, lage P/S, sterke incubatie, enz.). We kunnen niet verwachten dat we nikkel kunnen gebruiken om de tekortkomingen van basisprocessen te compenseren. 1. Toevoegingshoeveelheid en verwacht effect: Oplossing met een laag nikkelgehalte (0,5% -1,0%): Doelstelling: Het verschaffen van versterking van een matige vaste oplossing als een "vangnet" voor sterkte. Effect: Op vrijwel alle ferritische substraten kan de treksterkte met ongeveer 20-40 MPa worden verhoogd. Dit is voldoende om de sterkte bij kritische waarden (zoals 430-440 MPa) gestaag te verhogen tot boven 450 MPa, terwijl het een minimale impact heeft op de rek (mogelijk slechts met 1-2%), en toch gemakkelijk boven de 22% blijft. Middelmatig nikkelschema (1,0% -2,0%): Doelstelling: Hoewel het versterking biedt, kan het een kleine hoeveelheid (<10%) perliet introduceren. Effect: De sterkteverbetering zal groter zijn (tot 50 MPa of meer), maar de rek zal iets afnemen. Zorgvuldige controle is vereist en aanpassingen moeten worden gedaan door middel van warmtebehandeling. 2. Samenwerking met warmtebehandeling: Als gegoten oplossing: Als je hoge sterkte en hoge plasticiteit wilt bereiken in de gegoten toestand zonder warmtebehandeling, is een lage nikkeltoevoeging (zoals 0,5%) een zeer geavanceerde strategie. Warmtebehandelingsplan: Als u ferrietgloeien al heeft gepland, moet het belang van het toevoegen van nikkel opnieuw worden geëvalueerd. Door gloeien wordt perliet geëlimineerd en het versterkende effect van nikkel in de vaste oplossing wordt dominant. Op dit punt kan een lage nikkeltoevoeging na het uitgloeien nog steeds een zuivere maar sterkere ferrietmatrix opleveren. De nadelen en kostenoverwegingen van het toevoegen van nikkel zijn hoog: nikkel is een duur legeringselement dat de grondstofkosten aanzienlijk verhoogt. Er moet een rigoureuze kosten-batenanalyse worden uitgevoerd. Beperkt effect: Nikkel is geen "wondermiddel", het kan een slecht substraat met slechte sferoïdisatie, mislukte incubatie of een hoog Mn/P-gehalte niet redden. Mogelijke introductie van onzekerheid: overmatige toevoeging van nikkel (zoals> 1,5%) kan te veel perliet stabiliseren, waardoor hogere gloeitemperaturen of langere houdtijden nodig zijn om te elimineren, waardoor de moeilijkheidsgraad en het energieverbruik van de warmtebehandeling toenemen, en uiteindelijk de reksnelheid kan worden aangetast. De conclusie en de slotaanbeveling beschouwen de toevoeging van nikkel als de 'laatste verfijnde verzekering' en niet als het primaire middel. Het pad voor prestatie-optimalisatie zou als volgt moeten zijn: 1 Eerste prioriteit (basis en kern): Extreme zuivering: Reduceer Mn tot<0,15%, P<0,03%，S<0,012%. Sterke vruchtbaarheid: Implementeer resoluut "eenmalige vruchtbaarheid+stroomvruchtbaarheid", met een doelaantal grafietballen van>150/mm². Optimalisatie van de samenstelling: gebruik van een hoog koolstofequivalent (~4,5%), waarbij het uiteindelijke Si op 2,2% -2,5% wordt geregeld. 2. Tweede prioriteit (evaluatie en afstemming): Na strikte implementatie van het eerste prioriteitsplan, giet u teststaven en test u hun prestaties. Als uit het resultaat blijkt dat de reksnelheid ruim boven de 22% uitkomt (zoals 25% of meer), maar de sterkte binnen het bereik van 440-450 MPa schommelt, staat deze op het punt de norm te bereiken. Dus besluit: op dit moment is het toevoegen van ongeveer 0,5% nikkel de beste keuze. Het kan stabiele sterkte bereiken tegen zeer lage kosten (met minimale impact op de rek) en heeft de hoogste kosteneffectiviteit. 3. Derde prioriteit (definitieve garantie): Als de prestatie nog steeds instabiel is vanwege de wanddikte van het gietstuk of de koelsnelheid, is ferritisatiegloeien de laatste en meest betrouwbare oplossing. Bij het uitgloeiproces is het, zelfs zonder toevoeging van nikkel, bijna altijd mogelijk om tegelijkertijd te voldoen aan de vereisten van sterkte (vertrouwend op versterking van grafietballen en Si in een vaste oplossing) en ultrahoge rek (vertrouwend op puur ferriet). Samenvattend kan nikkel worden toegevoegd, maar het is eerder een ‘tonic’ dan een ‘hoofdvoedsel’. Bij dit streven naar ultieme rek is een lage nikkeltoevoeging (~0,5%) een slim hulpmiddel dat in de laatste fase wordt gebruikt om "precies de sterkte te behouden".