Analyse av vanskeligheter ved bearbeiding av grått støpejern

---

For å løse bearbeidingsproblemene ved støping av grått jern i et selskap, ble komponentene og egenskapene til støperisvin og støpegods analysert med optisk mikroskop, skanneelektronmikroskop, Brinell -hardhet, mikro Vickers -hardhet og spektrumanalyse. Resultatene viser at innholdet av S og P i 26# råjern var over den høye siden, innholdet av Si i 22# råjern er lavt, så de kjemiske sammensetningene oppfyller ikke kriteriene. Karbonekvivalenten til støpegodene er 4.36%, som tilhører støpegods med høy karbonekvivalent. Forholdet mellom Si og C er 0.46, som er på den lave siden. Innholdet av Si og Mn i støpingen er lavt, i tillegg til at innholdet i Cr er høyt, noe som er tilstrekkelig for å produsere et avkjølende fenomen, er det V -element i de flere støpene. støpens mikrostruktur er ferrit, perlitt, grafitt og karbid. Noen deler av hardmetallet inneholder Cr, V og andre mikrolegeringselementer, og mikrohardheten er over 1 100 HV, som er den viktigste årsaken til bearbeiding vanskelig. Derfor, for å forbedre maskineringskapasiteten, bør innholdet i V og Cr for det første ikke overstige standarden. For det andre bør innholdet av Si økes og bør først velge å legge til inokulering. For krevende støpegods kan karbidet dekomponeres ved grafittisering av gløding.

Hvite hjørner av tynnveggede grå jernstøper er vanlige defekter i støpegods [1-4]. Vanligvis har små støpegods tynne vegger og støpes i grønn sand. Selv om den kjemiske sammensetningen av smeltet jern er kvalifisert, på grunn av påvirkning av støpeveggtykkelsen og varmeledningsevnen til støpingen, er de tykke og tynne delene av det samme støpet. Både innsiden og utsiden kan få en annen organisasjon. Spesielt hjørnene på støpegodsene er utsatt for hvite munner, noe som forårsaker vanskeligheter med bearbeiding, noe som resulterer i det såkalte "harde materialet". De fleste delene av grått støpejern "materiale hardt" forekommer i delen av den grove delen. Slik som: kanter og hjørner, riller, konvekse overflater, overflater, etc. Materialhardhet har mye å gjøre med tendensen til hvit munn. Med sikte på de vanskelige bearbeidingsproblemene ved selve produksjonen av støpegods i et bestemt selskap, gjennomfører dette papiret en systematisk studie, analyserer årsakene til "harde materialer" og foreslår tilsvarende løsninger.

1 Eksperimentelle materialer og metoder

Støpejern 22#, 26# og et maskinstøpe nummer 0# ble prøvetatt på stedet. Prøvetaking ved hjelp av trådskjæring ble utført henholdsvis, og observasjon av optisk vev og skannevev ble utført. Kjemikalier på støpejern og støpejern
Sammensetningstest for å utelukke påvirkning av sporstoffer på bearbeidingsevnen til støpegods. Støpene ble prøvetatt for metallografisk observasjon i ZEISS optiske og skannende mikroskoper, HBS-3000 digital Brinell hardhetstester og HTM-1000TM mikrohardhetstester ble brukt til hardhetstesting. Den kjemiske sammensetningen av råjern og støpegods er vist 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 Analyse av kjemisk sammensetning

Når det grå støpejernkarbonet eksisterer i form av karbider, øker det tendensen til bleking, noe som gjør bearbeiding vanskelig og forårsaker det såkalte "harde materialet" -problemet. Derfor bør grått støpejern minimere tendensen til bleking, slik at karbonet eksisterer i form av grafitt. Ulike elementer har forskjellige effekter på grafittiseringsprosessen, og noen akselererende steiner
Blekk, noe bremser grafitiseringen. Generelt sett kan de fleste elementene som kan svekke bindingskraften mellom jern og karbonatomer og øke jernatoms selvdiffusjonsevne, fremme grafitiseringen av støpejern; Ellers vil det hindre grafittiseringen av støpejern, det vil si tendensen til hvit munn. . For testing av støpejern
Kvaliteten på råjern og eliminering av påvirkning av sporstoffer på bleking av støpegods. De fem elementene og de vanlige blekingselementene i råvarene og støpegodsene ble testet. Hver prøve ble testet for 13 elementer. Totalt 39 partier med råjern og støpegods ble testet. Den kjemiske sammensetningen er vist i tabell 1.

Kinas støpejerns råjernstandard (GB/T 718-2005) [5], i standarden er Si-innholdet i 22# råjern 2.00% ~ 2.40%, og Si-innholdet i 26# råjern er 2.40% ~ 2.80%. I henhold til tabell 2 viste et selskaps råjern 22# og 26# test at Si -innholdet i 22# råjern var 1.86, noe som ikke oppfylte den nedre grensen for standarden.
Den oppfyller standarden, og Mn -innholdet er også lavt. 26# råjern P og S innhold er for høyt, P innhold når nivå 5, S innhold overstiger standarden, og inneholder en viss mengde Cr. Testsammensetningen for støping 0# viser at bare Cr -innholdet i blekingselementer har nådd blekingstendensen, og innholdet i andre sporelementer har ikke nådd minimumsinnholdet for å forårsake bleking, så virkningen er ubetydelig. Sammenlignet med utvalget av de fem elementene i "Casting Handbook" [6], kan det sees at karboninnholdet i støpegodsene i denne studien er relativt høyt, Si -innholdet er relativt lavt og Mn -innholdet er relativt lavt .

2.2 Hardhetstest

I HBS-3000 digital display Brinell hardhetstester er testen 1875 N, innvendig diameter er 2.5 mm, og hardheten til de 5 testene er vist i tabell 2. På den digitale mikrohardhetstester, det hvite området i det optiske bildet var merket med mikrohardhet. Resultatene er vist i tabell 3. Selv om den gjennomsnittlige makroskopiske hardheten til matrisen er veldig lav, er bare Brinell -hardheten omtrent 145 HB, hardheten i lokalområdet er veldig høy og når Vickers -hardheten på ca 1 HV . Jo mindre gropen, desto høyere hardhet. I følge litteraturen er hardheten til fosfor eutektisk 000 ~ 500 HV, ledeburitt ≤ 700 HV og karbid> 800 HV.

Derfor viser hardhetsanalyseresultatene at det hvite området er hardt og sprø sementittkarbid, som i utgangspunktet utelukker fosfor eutektisk, som er hovedårsaken til det harde materialet. For å nøyaktig bestemme sammensetningen av dette karbidet, kreves energispektrumanalyse.

2.3 Energispektrumanalyse

Den delvise forstørrelsen av det optiske hvite området er vist på figur 2 og fig. 3. Den er preget av fordelingen av innfelte hull i matrisen og egenskapen til eutektikk. Derfor viser energianalysen av dette området at elementene i den nedfelte delen av området er Fe, P og C -element, så det blir bedømt som Fe3 (C, P), P -elementet er lagret
Segregering. P -elementet i den innfelte delen er høyere, ikke et eutektisk produkt, men et hull dannet av den siste størkningen og krympingen. Figur 4 Energispektrumanalyseresultater viser at i tillegg til Fe-, P- og C -elementer inneholder det hvite området Cr og V, som danner legeringskarbider, som er hardere og hardere.
Ta kutting.

2.4 Organisasjonsanalyse

Det optiske bildet viser metallografisk struktur av støpingen laget ved etsing med 4% salpetersyrealkohol, som vist i figur 5. Blant dem er a, b, c og d kjernestrukturen i støpingen, og e, f, g, og h er kantstrukturen på støpingen. a, b, c, d og e, f, g, h tilsvarer 50, 100, 200 og 1,000 ganger vevbilder. Det skannede vevsbildet er vist i figur 6, og pilen peker mot det hvite området i det tilsvarende optiske vevsbildet, som er karbid. De hvite blokkområdene er karbider, flakene er grafitt, og de grå områdene er perlitt. Det kan sees at den metallografiske strukturen er ferrit + perlitt + grafitt + karbid, gropet struktur. Hvitheten i kantene er åpenbart mer alvorlig enn hjertets. Sammenlignet med GB/T7216-2009 kan det sees at [7], hjertevevet er initialen
Den rå stjerneformede grafitt F-typen har en lengde på omtrent 150 μm og en bredde på omtrent 5 μm. Dette dannes av høyt karbon smeltet jern under relativt store underkjølingsforhold. Kantlagstrukturen er fin krøllete grafitt samlet i en krysantemumlignende fordeling av grafitt av type B. Lengden er omtrent 100 μm og bredden er 3 μm. Bestem antall karbider
Mengden karbid i hjertevevet er omtrent 5%og når nivå 3. Mengden karbider i kantvevet er omtrent 10%og når nivå 4. Når karbonet er i form av grafitt, kan grafitten brukes til smøring under bearbeiding, og skjæringen er enkel. Når det finnes karbon i form av karbid (Fe3C), fordi Fe3C -sementitt er hardt og sprø, er bearbeiding vanskelig, spesielt når det inneholder andre legeringselementer (for eksempel Cr), legeringssementitt ((Fe, M) 3C) Denne forbindelsen er vanskeligere og vanskeligere å kutte, og det såkalte "harde materialet" problemet oppstår under maskinering [8]. Derfor, i støpeprosessen av grå jerndeler, er det nødvendig å redusere mengden karbon for å unngå utseende av karbider, og ta noen tiltak for å fremme karbongrafitisering om nødvendig.

3 Analyse og diskusjon

Hovedfaktorene som påvirker bearbeidingsytelsen til støpegods er den kjemiske sammensetningen av støpejernet og størkningsavkjølingshastigheten. Kullinnholdet og silisiuminnholdet i den kjemiske sammensetningen av støpejern er de to viktigste kontrollfaktorene. Støpningens avkjølingshastighet avhenger hovedsakelig av støpets veggtykkelse. Når innholdet av karbon og silisium i støpejern er konstant, jo tynnere støpeveggen er, desto større er tendensen til støpejern å bleke. Når veggtykkelsen på støpingen er konstant, jo større totalt innhold av karbon og silisium i støpejernet er, desto grundigere er grafitiseringsgraden av støpejernet.

Karbonekvivalenten til støpingen i denne studien er 4.36%, som er en støping med høy karbonekvivalent; Si/C -forholdet er 0.46, som er lavt. Ved å øke karbonekvivalenten blir grafittflakene tykkere, antallet øker og styrken og hardheten reduseres. Økende Si/C kan redusere tendensen til hvit munn.

I produksjonen av grått støpejern må påvirkning av overoppheting og effekten av svangerskap også vurderes. Å øke temperaturen på det smeltede jernet innenfor et visst område kan gjøre grafittforbedringen, matrisestrukturen finere, strekkfastheten økes og hardheten reduseres. Det er nødvendig å grundig vurdere sammensetningen av ladningen, smelteutstyret og energifaktorene til den kjemiske sammensetningen. Inokuleringsbehandlingen er å tilsette inokulanten til det smeltede jernet for å endre metallurgisk tilstand av det smeltede jernet før det smeltede jernet kommer inn i støpehulen, og for å øke den ikke-spontane kjernen er grafittraffinering. Dermed forbedres mikrostrukturen og ytelsen til støpejern. Vanlige inokulanter inkluderer ferrosilisium, kalsiumsilisium og grafitt. Ved å kombinere våre produkter og produksjonskostnader, anbefales det å bruke ferrosilisium (75% silisium, tilleggsmengden er omtrent 0.4% av vekten av det smeltede jernet). For det andre bariumferrosilisium og strontiumferrosilisium. Ferrosilikon inokulerer hurtigvirkende effekt, når toppen innen 1.5 minutter og faller til ikke-gravid tilstand etter 8 ~ 10 minutter, noe som kan redusere graden av superkjøling og tendens til hvit munn, øke antall eutektiske klynger, danne A-type grafitt, forbedre seksjonens ensartethet og øke motstanden. Strekkfasthet er 10-20MPa. Ulemper: dårlig motstand mot forfall. Hvis den sene inokuleringsprosessen ikke brukes, er den ikke ideell for store forskjeller i veggtykkelse og lang helletid.

Barium ferrosilisium har en sterkere evne til å øke antall eutektiske klynger og forbedre seksjonens enhetlighet enn ferrosilisium. Evnen til å motstå tilbakegang er sterk, og inokuleringseffekten kan opprettholdes i 20 minutter. Passer for forskjellige grader av grå støpejernsdeler, spesielt egnet for store tykkveggede deler og produksjonsforhold med lang helletid.

Strontium ferrosilisium har 30% til 50% høyere evne til å redusere hvithet enn ferrosilisium, og har bedre seksjonens enhetlighet og anti-forfallsevne enn ferrosilisium. Samtidig øker det ikke antallet eutektiske klynger, er lett å oppløse og har mindre slagg. Tynnveggede deler, spesielt deler som krever krymping og lekkasje med høye eutektiske klynger, er ikke ønsket.

Mn -innholdet i støpegodsene i denne studien er lavt. Mangan i seg selv er et element som hindrer grafittisering, men mangan kan oppveie den sterke blekingseffekten av svovel. Derfor, innenfor grensen for å oppveie effekten av svovel, spiller mangan faktisk en rolle i å fremme grafittisering. Praksis har vist at økningen i manganinnhold ikke bare kan øke og forfine pearlitt, men det er ikke skadelig å slippe kontrollen med svovel på riktig måte. Derfor anbefales det å øke Mn -innholdet på en passende måte.

4 Konklusjon

Hovedårsaken til bearbeidingsproblemer med støpegods i denne studien er utseendet på sementittkarbider, spesielt sementittkarbider i legeringer som inneholder Cr, V og andre elementer er hovedårsaken til bearbeidingsvansker. For å forbedre dette problemet, er den første ideen å redusere eller eliminere karbider i organisasjonen. Endring av sammensetningen av støpegods og justering av produksjonsprosessen er effektive måter. Kombinert med den spesifikke produksjonssituasjonen for støpegodsene i denne studien, blir følgende produksjonsforslag fremmet:

• (1) For å øke silisiuminnholdet er førstevalget å legge til et inokuleringsmiddel før det helles. For ferrosilisium (75% silisium), kan bariumferrosilisium og strontiumferrosilisium også brukes i henhold til helletid og effekter på stedet. Det anbefales å bruke sammensatte inokulanter (Si-Ba og RE-Si).
• (2) Øk manganinnholdet i støpingen for å kompensere for den sterke hvite munnvirkningen av svovel.
• (3) Forbedre kvaliteten på råjern. 26#Innhold av P og S i grisejern er for høyt.
• (4) Reduser Cr -innholdet i støpegods. Det høye innholdet av Cr (> 0.1) i støpegodsene kan allerede gi effekten av bleking. Cr kan øke hardheten betydelig og skade bearbeidingsytelsen.

Link til denne artikkelen: Analyse av vanskeligheter ved bearbeiding av grått støpejern

Reprint Statement: Hvis det ikke er noen spesielle instruksjoner, er alle artiklene på dette nettstedet originale. Oppgi kilden for ny utskrift: https: //www.cncmachiningptj.com/，takk！

---

PTJ CNC-butikk produserer deler med utmerkede mekaniske egenskaper, nøyaktighet og repeterbarhet fra metall og plast. 5 akse CNC fresing tilgjengelig.Maskinering av høy temperatur legering rekkevidde inkl inkonel maskinering,monelbearbeiding,Geek Ascology maskinering,Karpe 49 maskinering,Hastelloy maskinering,Nitronic-60 maskinering,Hymu 80 maskinering,Verktøystålbearbeiding,etc.,. Ideell for luftfartsapplikasjoner.CNC-bearbeiding produserer deler med utmerkede mekaniske egenskaper, nøyaktighet og repeterbarhet fra metall og plast. 3-akset og 5-akset CNC-fresing tilgjengelig. Vi vil strategisere med deg for å tilby de mest kostnadseffektive tjenestene for å hjelpe deg med å nå målet ditt. Velkommen til Kontakt oss ( sales@pintejin.com ) direkte for ditt nye prosjekt.