Il diametro e la lunghezza dei noduli di grafite in ferro duttile e la loro relazione con la qualità delle parti del ferro duttile
1. Il diametro e la lunghezza dei noduli di grafite in ferro duttile e standard nazionali
Nel ferro duttile convenzionale, il diametro dei noduli di grafite è di solito tra pochi micron e decine di micron. Ad esempio, per alcune parti comuni di ferro duttile, il diametro medio dei noduli di grafite può essere di circa 10-30 micron.
Secondo lo standard GB/T 9441-2009 "Ispezione metallografica del ferro duttile", la dimensione dei noduli di grafite è divisa in 6 gradi, con il grado 1 più grande, con un diametro medio superiore a 25 μm; Il grado 6 è il più piccolo, con un diametro medio inferiore a 6,3 μm. Diversi scenari di applicazione hanno requisiti diversi per la dimensione dei noduli di grafite. Ad esempio, in alcune parti automobilistiche con requisiti più elevati, i noduli di grafite potrebbero dover essere di dimensioni più piccoli e più uniformi per migliorare le proprietà meccaniche e la resistenza all'usura dei getti.
In generale, quando i noduli di grafite sono di dimensioni 3 - 6μm, la prestazione completa del ferro duttile è relativamente eccellente. Al momento, le palline di grafite sono piccole e uniformemente distribuite, il che può disperdere efficacemente lo stress, ostacolare l'espansione delle crepe e migliorare la forza, la tenacità e la duttilità del materiale. Allo stesso tempo, le palline di grafite di piccole dimensioni hanno una grande area di legame con la matrice e la resistenza termica dell'interfaccia è piccola, il che favorisce la conduzione del calore e può rendere più uniforme la durezza superficiale della ghisa, migliorando la resistenza all'usura.
Dal punto di vista dell'ispezione metallografica, secondo l'ispezione metallografica GB/T 9441-2009, standard di ferro duttile ", la dimensione della sfera di grafite di 5-7 può di solito soddisfare i requisiti delle prestazioni complete del ferro duttile nella maggior parte degli scenari di applicazione. In alcuni prodotti specifici del ferro duttile, come i tubi di ferro duttile, la dimensione della grafite è generalmente 6-7, il livello di sferoidizzazione è controllato a 1-3 e il tasso di sferoidizzazione è maggiore o uguale all'80%, il che può consentire al materiale di ottenere buone proprietà meccaniche, duttilità e resistenza alla corrosione.
Tuttavia, la dimensione ottimale della sfera di grafite del ferro duttile sarà influenzata anche da molteplici fattori come scenari di applicazione specifici, processi di produzione e composizione del materiale. Nella produzione reale, deve essere regolato e ottimizzato in base a circostanze specifiche.
2. Quali sono gli effetti delle dimensioni delle palline di grafite nel ferro duttile sulle prestazioni dei getti?
La dimensione delle sfere di grafite nel ferro duttile ha molti effetti specifici sulle sue prestazioni, che si riflettono principalmente nei seguenti aspetti:
Proprietà meccaniche
Forza: quando le palline di grafite sono piccole e uniformemente distribuite, possono disperdere lo stress in modo più efficace, ostacolare l'espansione delle crepe e rendere più alta la forza del ferro duttile. Poiché l'area di legame tra piccole sfere di grafite di dimensioni - e la matrice è relativamente grande, la trasmissione dello stress è più uniforme e la capacità del materiale di resistere alle forze esterne è migliorata.
Durosità e duttilità: le piccole sfere di grafite possono rendere la matrice di ghisa più continua. Se soggetta a forze esterne, la matrice può deformarsi in modo più uniforme, migliorando così la tenacità e la duttilità del materiale. Le sfere di grafite di dimensioni grandi - sono equivalenti a "difetti" maggiori, che sono soggetti a causare concentrazione di stress se sottoposte a forza, con conseguente frattura prematura del materiale e ridotta tenacità e duttilità.
Resistenza all'usura
Quando le sfere di grafite sono piccole e uniformemente distribuite, la durezza superficiale della ghisa è più uniforme. Durante il processo di attrito, non è facile avere un'usura locale eccessiva e la resistenza all'usura è migliore. Allo stesso tempo, le piccole sfere di grafite hanno un piccolo effetto di taglio sulla matrice e la matrice può supportare meglio il carico e resistere all'usura. Le scanalature si sono facilmente formate attorno a grandi sfere di grafite, che accelerano l'usura del materiale.
Resistenza alla corrosione
Le palline di grafite piccole e uniformi aiutano a formare un film di ossido più denso e migliorare la resistenza alla corrosione del ferro duttile. Poiché le piccole sfere di grafite sono distribuite uniformemente, la microstruttura di ghisa è più uniforme. In un ambiente corrosivo, non è facile formare cellule di corrosione locale, rallentando così il tasso di corrosione. Le grandi sfere di grafite possono causare microstrutture irregolari di ghisa e l'interfaccia tra le sfere di grafite e la matrice è facile diventare il punto di partenza della corrosione, riducendo la resistenza alla corrosione.
Prestazioni di elaborazione
Le palline di grafite sono piccole e durante l'elaborazione, l'impatto sullo strumento è piccolo, la qualità della superficie dell'elaborazione è buona e l'usura dell'utensile è relativamente piccola, il che è favorevole al miglioramento dell'efficienza di elaborazione e alla riduzione dei costi di elaborazione. Le grandi sfere di grafite possono aumentare la rugosità della superficie di elaborazione e persino causare difetti come il collasso del bordo, influenzando l'accuratezza e la qualità della superficie.
3. L'influenza delle dimensioni delle sfere di grafite di ferro duttile sulla resistenza all'usura delle getti è la seguente:
Piccole sfere di grafite: le sfere di grafite con dimensioni ridotte e distribuzione uniforme possono rendere la matrice di ghisa di avere una buona continuità e più durezza uniforme. Durante il processo di attrito, può supportare efficacemente il carico e non è facile avere una concentrazione di stress locale e un'usura eccessiva e la resistenza all'usura è buona. Allo stesso tempo, le piccole palline di grafite hanno un piccolo effetto di divisione sulla matrice, che può ridurre la formazione di scanalature di usura, migliorando così la resistenza all'usura del materiale.
Le sfere di grafite di grandi dimensioni: le sfere di grafite di dimensioni grandi - sono equivalenti ai "difetti" nel materiale, che sono facili da causare concentrazione di stress se sottoposte a forza. Durante il processo di attrito, le scanalature di usura si formano facilmente attorno a grandi sfere di grafite, che accelera l'usura del materiale. Inoltre, grandi sfere di grafite renderà irregolare la microstruttura di ghisa, con conseguenti grandi differenze nella durezza superficiale e riducendo la resistenza all'usura generale.
4. Quali fattori influenzano le dimensioni delle sfere di grafite nel ferro duttile?
Composizione chimica
Contenuto di carbonio e silicio: il carbonio è l'elemento principale nella formazione di grafite. Con un alto contenuto di carbonio, il numero di sfere di grafite aumenta e le dimensioni possono diventare più piccole. Il silicio può promuovere la grafitizzazione e una quantità adeguata di silicio può rendere le sfere di grafite piccole e uniformi. Tuttavia, se il contenuto di silicio è troppo alto, ridurrà la fluidità del ferro fuso e influenzerà la crescita delle sfere di grafite.
Spheroidizer e inoculante: lo sferoidizer può rendere la grafite cristallizzata in sfere e la quantità adeguata di sferoidizer aggiunta può garantire la rotondità e l'uniformità dimensionale delle sfere di grafite. L'inoculante può aumentare il nucleo di grafite, aumentare il numero di sfere di grafite e ridurre le loro dimensioni.
Processo di fusione
Temperatura del liquido di ferro: se la temperatura del liquido di ferro è troppo alta, le sfere di grafite crescerà e causano facilmente il declino della sferoidizzazione. Se la temperatura è troppo bassa, la fluidità del liquido di ferro è scarsa, il che non è favorevole alla crescita uniforme delle sfere di grafite.
Tempo di fusione: estendere correttamente il tempo di fusione può rendere la composizione liquida di ferro più uniforme, che è favorevole alla crescita uniforme delle sfere di grafite. Tuttavia, un tempo di fusione troppo lungo causerà l'ossidazione del liquido di ferro, influenzando la formazione e la crescita delle sfere di grafite.
Processo di fusione
Temperatura di versamento: se la temperatura di fusione è troppo alta, le sfere di grafite avranno più tempo per crescere durante il processo di solidificazione, con conseguenti dimensioni maggiori. Se la temperatura di versamento è troppo bassa, la capacità di riempimento del ferro fuso è scarsa, il che può causare difetti come chiusura a freddo e versamento insufficiente, che influenza la distribuzione e le dimensioni delle sfere di grafite.
Velocità di versamento: se la velocità di versamento è troppo veloce, il flusso di ferro fuso nella cavità dello stampo sarà turbolento, il che causerà lavare e sconfiggere le sfere di grafite, influenzando la loro crescita e distribuzione. Se la velocità di versamento è troppo lenta, il ferro fuso si raffredderà a lungo nel corridore, che può formare in anticipo le sfere di grafite, causando dimensioni di sfere di grafite irregolari.
Velocità di raffreddamento
La velocità di raffreddamento rapida e un grande supercuoling aumenteranno la velocità di nucleazione delle sfere di grafite, aumenteranno il numero di sfere di grafite e ne ridurranno le dimensioni. Se la velocità di raffreddamento è lenta, le palline di grafite hanno più tempo per crescere e le loro dimensioni aumenteranno. Nella produzione effettiva, la velocità di raffreddamento può essere regolata controllando fattori come materiali di fusione e spessore della parete.
