Diametrul și lungimea nodulilor de grafit în fier ductil și relația lor cu calitatea pieselor de fier ductil
1.. Diametrul și lungimea nodulilor de grafit în fier ductile și standardele naționale
În fierul ductil convențional, diametrul nodulilor de grafit este de obicei între câțiva microni și zeci de microni. De exemplu, pentru unele părți comune de fier ductilei, diametrul mediu al nodulilor de grafit poate fi în jur de 10-30 microni.
Conform standardului metalografic GB/T 9441-2009 "Inspecția metalografică a fierului ductil", dimensiunea nodulilor de grafit este împărțită în 6 grade, gradul 1 fiind cel mai mare, cu un diametru mediu mai mare de 25 μm; Gradul 6 fiind cel mai mic, cu un diametru mediu mai mic de 6,3 μm. Diferite scenarii de aplicare au cerințe diferite pentru dimensiunea nodulilor de grafit. De exemplu, în unele părți auto cu cerințe mai mari, nodulii de grafit ar putea avea nevoie să fie mai mici și mai uniforme pentru a îmbunătăți proprietățile mecanice și rezistența la uzură a pieselor de turnare.
În general, atunci când nodulii de grafit au dimensiunea de 3 - 6μm, performanța cuprinzătoare a fierului ductil este relativ excelentă. În acest moment, bilele de grafit sunt mici și distribuite uniform, ceea ce poate dispersa eficient stresul, împiedică expansiunea fisurilor și îmbunătățește rezistența, rezistența și ductilitatea materialului. În același timp, bilele de grafit de dimensiuni mici au o suprafață mare de lipire cu matricea, iar rezistența termică a interfeței este mică, care este favorabilă conducerii la căldură și poate face ca duritatea suprafeței să fie mai uniformă, îmbunătățind rezistența la uzură.
Din perspectiva inspecției metalografice, conform GB/T 9441-2009 "Inspecția metalografică a fierului ductil", dimensiunea bilei de grafit de 5-7 poate satisface de obicei cerințele performanței cuprinzătoare a fierului ductil în majoritatea scenariilor de aplicare. În unele produse de fier ductile specifice, cum ar fi conductele de fier ductil, dimensiunea grafitului este în general 6-7, nivelul de sferoidizare este controlat la 1-3, iar rata de sferoidizare este mai mare sau egală cu 80%, ceea ce poate permite materialului să obțină proprietăți mecanice bune, ductilitate și rezistență la coroziune.
Cu toate acestea, dimensiunea optimă a bilei de grafit a fierului ductil va fi, de asemenea, afectată de mai mulți factori, cum ar fi scenarii specifice de aplicare, procese de producție și compoziție materială. În producția reală, acesta trebuie ajustat și optimizat în funcție de circumstanțe specifice.
2. Care sunt efectele mărimii bilelor de grafit în fier ductil asupra performanței turnărilor?
Mărimea bilelor de grafit în fier ductil are multe efecte specifice asupra performanței sale, care se reflectă în principal în următoarele aspecte:
Proprietăți mecanice
Forță: Când bilele de grafit sunt mici și distribuite uniform, ele pot dispersa mai eficient stresul, pot împiedica expansiunea fisurilor și pot face mai mare rezistența fierului ductil. Deoarece zona de legare între bile de grafit cu dimensiuni mici - și matricea este relativ mare, transmisia de stres este mai uniformă, iar capacitatea materialului de a rezista forțelor externe este îmbunătățită.
Durerea și ductilitatea: Bile mici de grafit pot face ca matricea din fontă să fie mai continuă. Atunci când este supusă forțelor externe, matricea se poate deforma mai uniform, îmbunătățind astfel rezistența și ductilitatea materialului. Bilele de grafit de dimensiuni mari - sunt echivalente cu „defecte” mai mari, care sunt predispuse să provoace concentrația de stres atunci când sunt supuse forței, rezultând o fractură prematură a materialului și rezistența la rezistență și ductilitate.
Rezistența la uzură
Când bilele de grafit sunt mici și distribuite uniform, duritatea suprafeței din fontă este mai uniformă. În timpul procesului de frecare, nu este ușor să aveți o uzură locală excesivă, iar rezistența la uzură este mai bună. În același timp, bile mici de grafit au un efect de tăiere puțin asupra matricei, iar matricea poate susține mai bine încărcarea și rezista la uzura. Canelurile de uzură se formează cu ușurință în jurul bilelor mari de grafit, ceea ce accelerează uzura materialului.
Rezistență la coroziune
Bilele de grafit mici și uniforme ajută la formarea unui film de oxid dens și la îmbunătățirea rezistenței la coroziune a fierului ductil. Deoarece bilele mici de grafit sunt distribuite uniform, microstructura de fontă este mai uniformă. Într -un mediu coroziv, nu este ușor să formați celule de coroziune locale, încetinind astfel rata de coroziune. Bile mari de grafit pot provoca microstructura inegală a fontei, iar interfața dintre bile de grafit și matrice este ușor de devenit punctul de plecare al coroziunii, reducând rezistența la coroziune.
Performanță de procesare
Bilele de grafit sunt mici, iar în timpul procesării, impactul asupra instrumentului este mic, calitatea suprafeței procesării este bună, iar uzura sculei este relativ mică, ceea ce este propice îmbunătățirii eficienței procesării și reducerii costurilor de procesare. Bile mari de grafit pot crește rugozitatea suprafeței de procesare și chiar pot provoca defecte precum prăbușirea marginilor, afectând precizia procesării și calitatea suprafeței.
3. Influența mărimii bilelor de grafit de fier ductil asupra rezistenței la uzură a turnărilor este următoarea:
Bile mici de grafit: bile de grafit cu dimensiuni mici și distribuție uniformă pot face ca matricea din fontă să aibă o continuitate bună și o duritate mai uniformă. În timpul procesului de frecare, acesta poate susține în mod eficient sarcina și nu este ușor să aveți concentrația locală de stres și uzura excesivă, iar rezistența la uzură este bună. În același timp, bile mici de grafit au un efect de divizare redus asupra matricei, ceea ce poate reduce formarea canelurilor de uzură, îmbunătățind astfel rezistența la uzură a materialului.
Bile mari de grafit: Bile de grafit mari - sunt echivalente cu „defecte” din material, care sunt ușor de provocat concentrația de stres atunci când sunt supuse forței. În timpul procesului de frecare, canelurile de uzură se formează cu ușurință în jurul bilelor mari de grafit, ceea ce accelerează uzura materialelor. În plus, bilele mari de grafit vor face ca microstructura din fontă să fie neuniformă, ceea ce duce la diferențe mari de duritate a suprafeței și la reducerea rezistenței generale a uzurii.
4. Ce factori afectează dimensiunea bilelor de grafit în fier ductil?
Compoziție chimică
Conținut de carbon și siliciu: carbonul este principalul element în formarea grafitului. Cu un conținut ridicat de carbon, numărul de bile de grafit crește, iar dimensiunea poate deveni mai mică. Siliconul poate promova grafitizarea, iar o cantitate adecvată de siliciu poate face sferele de grafit mici și uniforme. Cu toate acestea, dacă conținutul de siliciu este prea mare, acesta va reduce fluiditatea fierului topit și va afecta creșterea sferelor de grafit.
Sferoidizator și inoculant: sferoidizatorul poate face ca grafitul să se cristalizeze în sfere, iar cantitatea corespunzătoare de sferoidizator adăugată poate asigura rotunjimea și uniformitatea dimensiunii sferelor de grafit. Inoculantul poate crește miezul de grafit, poate crește numărul de sfere de grafit și le poate reduce dimensiunea.
Proces de topire
Temperatura lichidului de fier: Dacă temperatura lichidului de fier este prea mare, sferele de grafit vor crește și vor provoca cu ușurință scăderea sferoidizării. Dacă temperatura este prea scăzută, fluiditatea lichidului de fier este slabă, ceea ce nu este favorabil creșterii uniforme a sferelor de grafit.
Timpul de topire: Extinderea corectă a timpului de topire poate face ca compoziția lichidului de fier să fie mai uniformă, ceea ce este propice creșterii uniforme a sferelor de grafit. Cu toate acestea, timpul de topire prea lung va determina oxidarea lichidului de fier, afectând formarea și creșterea sferelor de grafit.
Proces de turnare
Temperatura de turnare: Dacă temperatura de turnare este prea mare, sferele de grafit vor avea mai mult timp pentru a crește în timpul procesului de solidificare, rezultând dimensiuni mai mari. Dacă temperatura de turnare este prea scăzută, capacitatea de umplere a fierului topit este slabă, ceea ce poate provoca defecte precum închiderea la rece și turnarea insuficientă, afectând distribuția și dimensiunea bilelor de grafit.
Viteza de turnare: Dacă viteza de turnare este prea rapidă, fluxul de fier topit în cavitatea matriței va fi turbulent, ceea ce va determina spălarea și ciocnirea bilelor de grafit, afectând creșterea și distribuția acestora. Dacă viteza de turnare este prea lentă, fierul topit se va răci mult timp în alergător, ceea ce poate forma bile de grafit în avans, rezultând dimensiuni inegale ale bilei de grafit.
Viteză de răcire
Viteza rapidă de răcire și supracoolingul mare vor crește rata de nucleare a bilelor de grafit, vor crește numărul de bile de grafit și le va reduce dimensiunea. Dacă viteza de răcire este lentă, bilele de grafit au mai mult timp pentru a crește și dimensiunea lor va crește. În producția reală, viteza de răcire poate fi ajustată prin controlul factorilor, cum ar fi materialele de turnare și grosimea peretelui.
