ისაუბრეთ თითოეული ელემენტის როლზე რუხი თუჯის შემადგენლობაში

 

ნაცრისფერი თუჯის ჩვეულებრივ გამოყენებული ელემენტების როლი

1. ნახშირბადი და სილიციუმი: ნახშირბადი და სილიციუმი არის ელემენტები, რომლებიც ძლიერად უწყობს ხელს გრაფიტიზაციას. ნახშირბადის ეკვივალენტი შეიძლება გამოყენებულ იქნას ნაცრისფერი თუჯის მეტალოგრაფიულ სტრუქტურასა და მექანიკურ თვისებებზე მათი ზემოქმედების საილუსტრაციოდ. ნახშირბადის ეკვივალენტის გაზრდა იწვევს გრაფიტის ფანტელების უხეში, რაოდენობის ზრდას და სიძლიერისა და სიხისტის შემცირებას. პირიქით, ნახშირბადის ექვივალენტის შემცირებამ შეიძლება შეამციროს გრაფიტების რაოდენობა, დახვეწოს გრაფიტი და გაზარდოს პირველადი ავსტენიტის დენდრიტების რაოდენობა, რითაც გააუმჯობესოს ნაცრისფერი თუჯის მექანიკური თვისებები. თუმცა, ნახშირბადის ექვივალენტის შემცირება გამოიწვევს ჩამოსხმის შესრულების შემცირებას.

2.მანგანუმი: თავად მანგანუმი არის ელემენტი, რომელიც ასტაბილურებს კარბიდებს და აფერხებს გრაფიტიზაციას. მას აქვს ნაცრისფერი თუჯის პერლიტის სტაბილიზაციისა და დახვეწის ეფექტი. Mn=0,5%-დან 1,0%-მდე დიაპაზონში მანგანუმის რაოდენობის გაზრდა ხელს უწყობს სიმტკიცე და სიმტკიცე.

3.ფოსფორი: როდესაც ფოსფორის შემცველობა თუჯში აჭარბებს 0,02%-ს, შეიძლება მოხდეს მარცვლოვანი ფოსფორის ევტექტიკა. ფოსფორის ხსნადობა აუსტენიტში ძალიან მცირეა. როდესაც თუჯის გამაგრება, ფოსფორი ძირითადად რჩება სითხეში. როდესაც ევტექტიკური გამაგრება თითქმის დასრულებულია, ევტექტიკურ ჯგუფებს შორის დარჩენილი თხევადი ფაზის შემადგენლობა ახლოსაა სამეულ ევტექტიკურ შემადგენლობასთან (Fe-2%, C-7%, P). ეს თხევადი ფაზა მყარდება დაახლოებით 955℃-ზე. როდესაც თუჯის გამაგრება ხდება, მოლიბდენი, ქრომი, ვოლფრამი და ვანადიუმი დანაწევრდება ფოსფორით მდიდარ თხევად ფაზაში, რაც ზრდის ფოსფორის ევტექტიკის რაოდენობას. როდესაც თუჯის ფოსფორის შემცველობა მაღალია, გარდა თავად ფოსფორის ევტექტიკის მავნე ზემოქმედებისა, ის ასევე ამცირებს ლითონის მატრიცაში შემავალ შენადნობ ელემენტებს, რითაც ასუსტებს შენადნობი ელემენტების ეფექტს. ფოსფორის ევტექტიკური სითხე არის დაბურული ევტექტიკური ჯგუფის ირგვლივ, რომელიც მყარდება და იზრდება და ძნელია მისი შევსება გამაგრების შეკუმშვის დროს და ჩამოსხმის უფრო დიდი ტენდენცია აქვს შეკუმშვისკენ.

4.გოგირდი: ამცირებს გამდნარი რკინის სითხეს და ზრდის ჩამოსხმის მიდრეკილებას ცხელად გაბზარვისკენ. ის მავნე ელემენტია კასტინგებში. ამიტომ, ბევრი ფიქრობს, რომ რაც უფრო დაბალია გოგირდის შემცველობა, მით უკეთესი. სინამდვილეში, როდესაც გოგირდის შემცველობა არის ≤0,05%, ამ ტიპის თუჯის არ მუშაობს ჩვეულებრივი ინოკულანტი, რომელსაც ჩვენ ვიყენებთ. მიზეზი ის არის, რომ ინოკულაცია ძალიან სწრაფად იშლება და კასტინგებში ხშირად ჩნდება თეთრი ლაქები.

5. სპილენძი: სპილენძი არის ყველაზე ხშირად დამატებული შენადნობი ელემენტი ნაცრისფერი თუჯის წარმოებაში. მთავარი მიზეზი ის არის, რომ სპილენძს აქვს დაბალი დნობის წერტილი (1083℃), ადვილად დნება და აქვს კარგი შენადნობის ეფექტი. სპილენძის გრაფიტიზაციის უნარი სილიკონის დაახლოებით 1/5-ია, ამიტომ მას შეუძლია შეამციროს თუჯის ტენდენცია თეთრი ჩამოსხმისკენ. ამავდროულად, სპილენძს ასევე შეუძლია შეამციროს აუსტენიტის ტრანსფორმაციის კრიტიკული ტემპერატურა. ამრიგად, სპილენძს შეუძლია ხელი შეუწყოს პერლიტის წარმოქმნას, გაზარდოს პერლიტის შემცველობა და დახვეწოს პერლიტი და გააძლიეროს მასში არსებული პერლიტი და ფერიტი, რითაც გაზრდის თუჯის სიმტკიცე და სიმტკიცე. თუმცა, რაც უფრო მაღალია სპილენძის რაოდენობა, მით უკეთესი. დამატებული სპილენძის შესაბამისი რაოდენობაა 0.2%-დან 0.4%-მდე. დიდი რაოდენობით სპილენძის დამატებისას, თუნუქის და ქრომის ერთდროულად დამატება საზიანოა ჭრის მუშაობისთვის. ეს გამოიწვევს მატრიცის სტრუქტურაში დიდი რაოდენობით სორბიტის სტრუქტურის წარმოქმნას.

6.ქრომი: ქრომის შენადნობის ეფექტი ძალიან ძლიერია, ძირითადად იმიტომ, რომ ქრომის დამატება ზრდის გამდნარი რკინის ტენდენციას თეთრი ჩამოსხმისკენ, ხოლო ჩამოსხმა ადვილად იკუმშება, რაც იწვევს ნარჩენებს. ამიტომ ქრომის რაოდენობა უნდა კონტროლდებოდეს. ერთის მხრივ, იმედოვნებენ, რომ გამდნარი რკინა შეიცავს გარკვეული რაოდენობის ქრომს, რათა გააუმჯობესოს ჩამოსხმის სიმტკიცე და სიმტკიცე; მეორეს მხრივ, ქრომი მკაცრად კონტროლდება ქვედა ზღვარზე, რათა არ მოხდეს ჩამოსხმის შეკუმშვა და არ გამოიწვიოს ჯართის მაჩვენებლის ზრდა. ტრადიციული გამოცდილება ამტკიცებს, რომ როდესაც თავდაპირველი გამდნარი რკინის ქრომის შემცველობა 0,35%-ს აღემატება, ეს სასიკვდილო გავლენას მოახდენს ჩამოსხმაზე.

7. მოლიბდენი: მოლიბდენი არის ტიპიური ნაერთების წარმომქმნელი ელემენტი და ძლიერი პერლიტის სტაბილიზაციის ელემენტი. მას შეუძლია გრაფიტის დახვეწა. როდესაც ωMo<0.8%, მოლიბდენს შეუძლია დახვეწოს პერლიტი და გააძლიეროს ფერიტი პერლიტში, რითაც ეფექტურად აუმჯობესებს თუჯის სიმტკიცეს და სიმტკიცეს.

უნდა აღინიშნოს ნაცრისფერი თუჯის რამდენიმე საკითხი

1. გადახურების გაზრდამ ან შენახვის დროის გახანგრძლივებამ შეიძლება გააქროს დნობის არსებული ჰეტეროგენული ბირთვები ან შეამციროს მათი ეფექტურობა, შეამციროს ოსტენიტის მარცვლების რაოდენობა.

2.ტიტანს აქვს ნაცრისფერ თუჯის პირველადი აუსტენიტის დახვეწის ეფექტი. იმის გამო, რომ ტიტანის კარბიდები, ნიტრიდები და კარბონიტრიდები შეიძლება გახდეს ასტენიტის ნუკლეაციის საფუძველი. ტიტანს შეუძლია გაზარდოს ოსტენიტის ბირთვი და დახვეწოს ოსტენიტის მარცვლები. მეორეს მხრივ, როდესაც გამდნარ რკინაში არის ჭარბი Ti, რკინაში S რეაგირებს Ti-სთან Mn-ის ნაცვლად და წარმოქმნის TiS ნაწილაკებს. TiS-ის გრაფიტის ბირთვი არ არის ისეთი ეფექტური, როგორც MnS. ამრიგად, ევტექტიკური გრაფიტის ბირთვის ფორმირება შეფერხებულია, რითაც იზრდება პირველადი ასტენიტის ნალექების დრო. ვანადიუმი, ქრომი, ალუმინი და ცირკონიუმი ტიტანის მსგავსია იმით, რომ ადვილად წარმოიქმნება კარბიდები, ნიტრიდები და კარბონიტრიდები და შეიძლება გახდეს ოსტენიტის ბირთვები.

3. დიდი განსხვავებებია სხვადასხვა ინოკულანტების ზემოქმედებაში ევტექტიკური მტევნის რაოდენობაზე, რომლებიც განლაგებულია შემდეგი თანმიმდევრობით: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Sr ან Ti შემცველი FeSi უფრო სუსტ გავლენას ახდენს ევტექტიკური მტევნების რაოდენობაზე. იშვიათ მიწების შემცველ ინოკულანტებს აქვთ საუკეთესო ეფექტი და ეფექტი უფრო მნიშვნელოვანი ხდება Al-თან და N-თან ერთად დამატებაში.

4. გრაფიტ-აუსტენიტის ორფაზიანი სიმბიოზური ზრდის მარცვლებს, რომლებიც წარმოიქმნება გრაფიტის ბირთვებით, როგორც ცენტრი, ეწოდება ევტექტიკური მტევნები. გრაფიტის სუბმიკროსკოპული აგრეგატები, ნარჩენი გაუხსნელი გრაფიტის ნაწილაკები, პირველადი გრაფიტის ფანტელი ტოტები, მაღალი დნობის წერტილის ნაერთები და გაზის ჩანართები, რომლებიც არსებობს გამდნარ რკინაში და შეიძლება იყოს ევტექტიკური გრაფიტის ბირთვი, ასევე არის ევტექტიკური მტევნების ბირთვები. ვინაიდან ევტექტიკური ბირთვი არის ევტექტიკური მტევნის ზრდის საწყისი წერტილი, ევტექტიკური გროვების რაოდენობა ასახავს ბირთვების რაოდენობას, რომლებიც შეიძლება გადაიზარდოს გრაფიტად ევტექტიკური რკინის სითხეში. ფაქტორები, რომლებიც გავლენას ახდენენ ევტექტიკური მტევნების რაოდენობაზე, მოიცავს ქიმიურ შემადგენლობას, გამდნარი რკინის ბირთვის მდგომარეობას და გაციების სიჩქარეს.
ნახშირბადის და სილიციუმის რაოდენობა ქიმიურ შემადგენლობაში მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს. რაც უფრო ახლოსაა ნახშირბადის ეკვივალენტი ევტექტიკურ შემადგენლობასთან, მით მეტია ევტექტიკური მტევანი. S არის კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ელემენტი, რომელიც გავლენას ახდენს ნაცრისფერი თუჯის ევტექტიკურ მტევნებზე. გოგირდის დაბალი შემცველობა არ უწყობს ხელს ევტექტიკური გროვების გაზრდას, რადგან გამდნარ რკინაში არსებული სულფიდი გრაფიტის ბირთვის მნიშვნელოვანი ნივთიერებაა. გარდა ამისა, გოგირდს შეუძლია შეამციროს შუალედური ენერგია ჰეტეროგენულ ბირთვსა და დნობას შორის, ასე რომ უფრო მეტი ბირთვი შეიძლება გააქტიურდეს. როდესაც W (S) ნაკლებია 0,03%-ზე, ევტექტიკური მტევნის რაოდენობა მნიშვნელოვნად მცირდება და ინოკულაციის ეფექტი მცირდება.
როდესაც Mn-ის მასური წილი 2%-ის ფარგლებშია, Mn-ის რაოდენობა იზრდება და შესაბამისად იზრდება ევტექტიკური მტევნების რაოდენობა. Nb ადვილად წარმოქმნის ნახშირბადის და აზოტის ნაერთებს გამდნარ რკინაში, რომელიც მოქმედებს როგორც გრაფიტის ბირთვი ევტექტიკური გროვების გაზრდის მიზნით. Ti და V ამცირებს ევტექტიკური მტევნების რაოდენობას, რადგან ვანადიუმი ამცირებს ნახშირბადის კონცენტრაციას; ტიტანი ადვილად ითვისებს S-ს MnS-ში და MgS-ში, რათა წარმოქმნას ტიტანის სულფიდი, და მისი ნუკლეაციის უნარი არ არის ისეთი ეფექტური, როგორც MnS და MgS. გამდნარ რკინაში N ზრდის ევტექტიკური მტევნების რაოდენობას. როდესაც N შინაარსი 350 x10-6-ზე ნაკლებია, ეს არ არის აშკარა. გარკვეული მნიშვნელობის გადაჭარბების შემდეგ, სუპერგაცივება იზრდება, რითაც იზრდება ევტექტიკური მტევნების რაოდენობა. გამდნარ რკინაში ჟანგბადი ადვილად აყალიბებს სხვადასხვა ოქსიდის ჩანართებს ბირთვების სახით, ამიტომ ჟანგბადის მატებასთან ერთად იზრდება ევტექტიკური მტევნების რაოდენობა. ქიმიური შემადგენლობის გარდა, ევტექტიკური დნობის ძირითადი მდგომარეობა მნიშვნელოვანი გავლენის ფაქტორია. მაღალი ტემპერატურისა და გადახურების დიდი ხნის განმავლობაში შენარჩუნება გამოიწვევს თავდაპირველი ბირთვის გაქრობას ან შემცირებას, შეამცირებს ევტექტიკური მტევნების რაოდენობას და გაზრდის დიამეტრს. ინოკულაციურმა მკურნალობამ შეიძლება მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს ძირითადი მდგომარეობა და გაზარდოს ევტექტიკური კლასტერების რაოდენობა. გაგრილების სიჩქარე ძალიან აშკარა გავლენას ახდენს ევტექტიკური მტევნების რაოდენობაზე. რაც უფრო სწრაფად გაცივდება, მით მეტია ევტექტიკური მტევანი.

5.ევტექტიკური მტევნების რაოდენობა პირდაპირ ასახავს ევტექტიკური მარცვლის სისქეს. ზოგადად, წვრილ მარცვლებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ ლითონების მოქმედება. ერთი და იგივე ქიმიური შემადგენლობისა და გრაფიტის ტიპის მიხედვით, ევტექტიკური მტევნების რაოდენობის გაზრდით, მატულობს დაჭიმვის სიმტკიცე, რადგან ევტექტიკური მტევნების გრაფიტის ფურცლები იხვეწება ევტექტიკური მტევნების რაოდენობის მატებასთან ერთად, რაც ზრდის სიმტკიცეს. თუმცა სილიციუმის შემცველობის მატებასთან ერთად საგრძნობლად იზრდება ევტექტიკური ჯგუფების რაოდენობა, სამაგიეროდ მცირდება სიძლიერე; თუჯის სიძლიერე მატულობს ზედათბობის ტემპერატურის მატებასთან ერთად (1500℃-მდე), მაგრამ ამ დროს მნიშვნელოვნად მცირდება ევტექტიკური ჯგუფების რაოდენობა. გრძელვადიანი ინოკულაციური მკურნალობით გამოწვეული ევტექტიკური ჯგუფების რაოდენობის ცვლილების კანონსა და სიძლიერის მატებას შორის კავშირი ყოველთვის არ აქვს იგივე ტენდენციას. Si და Ba-ს შემცველი FeSi-ით ინოკულაციური დამუშავებით მიღებული სიძლიერე უფრო მაღალია, ვიდრე CaSi-ით მიღებული, მაგრამ თუჯის ევტექტიკური ჯგუფების რაოდენობა გაცილებით ნაკლებია, ვიდრე CaSi-ს. ევტექტიკური ჯგუფების რაოდენობის მატებასთან ერთად იზრდება თუჯის შეკუმშვის ტენდენცია. მცირე ნაწილებში შეკუმშვის წარმოქმნის თავიდან ასაცილებლად, ევტექტიკური ჯგუფების რაოდენობა უნდა კონტროლდებოდეს 300~400/სმ2-ზე ქვემოთ.

6. შენადნობის ელემენტების (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) დამატება, რომლებიც ხელს უწყობენ სუპერ გაგრილებას გრაფიტიზებულ ინოკულანტებში, შეუძლია გააუმჯობესოს თუჯის სუპერგაციების ხარისხი, დახვეწოს მარცვლები, გაზარდოს აუსტენიტის რაოდენობა და ხელი შეუწყოს ფორმირებას. მარგალიტი. დამატებული ზედაპირული აქტიური ელემენტები (Te, Bi, 5b) შეიძლება ადსორბირებული იყოს გრაფიტის ბირთვების ზედაპირზე, რათა შეზღუდოს გრაფიტის ზრდა და შემცირდეს გრაფიტის ზომა, რათა მიაღწიოს მიზნის გაუმჯობესებას ყოვლისმომცველი მექანიკური თვისებების, ერთგვაროვნების და ორგანიზაციული რეგულირების გაზრდის მიზნით. ეს პრინციპი გამოიყენება მაღალი ნახშირბადის თუჯის (როგორიცაა სამუხრუჭე ნაწილები) წარმოების პრაქტიკაში.