Сұр шойындағы жиі қолданылатын элементтердің рөлі
1.Көміртек және кремний: Көміртек және кремний графиттенуге күшті ықпал ететін элементтер болып табылады. Көміртекті эквивалент олардың сұр шойынның металлографиялық құрылымы мен механикалық қасиеттеріне әсерін көрсету үшін пайдаланылуы мүмкін. Көміртек эквивалентінің жоғарылауы графит үлпектерінің іріленуіне, санының көбеюіне және беріктігі мен қаттылығының төмендеуіне әкеледі. Керісінше, көміртегі эквивалентін азайту графиттердің санын азайтуға, графитті тазартуға және бастапқы аустениттік дендриттер санын көбейтуге, сол арқылы сұр шойынның механикалық қасиеттерін жақсартуға болады. Дегенмен, көміртегі эквивалентін азайту құю өнімділігінің төмендеуіне әкеледі.
2.Марганец: Марганецтің өзі карбидтерді тұрақтандыратын және графиттенуге кедергі келтіретін элемент. Сұр шойындағы перлиттерді тұрақтандыру және тазарту әсері бар. Mn=0,5% - 1,0% аралығында марганец мөлшерін көбейту беріктік пен қаттылықты арттыруға қолайлы.
3.Фосфор: Шойындағы фосфор мөлшері 0,02% асқанда түйіршікаралық фосфор эвтектикасы орын алуы мүмкін. Фосфордың аустениттегі ерігіштігі өте аз. Шойын қатқан кезде фосфор негізінен сұйықтықта қалады. Эвтектикалық қатаю аяқталуға жақын болған кезде эвтектикалық топтар арасында қалған сұйық фазалық құрамы үштік эвтектикалық құрамға жақын болады (Fe-2%, C-7%, P). Бұл сұйық фаза шамамен 955℃ температурада қатады. Шойын қатқан кезде молибден, хром, вольфрам және ванадий барлығы фосфорға бай сұйық фазада бөлініп, фосфор эвтектикасының мөлшерін арттырады. Шойындағы фосфор мөлшері жоғары болса, фосфор эвтектикасының өзінің зиянды әсерінен басқа, ол металл матрицасының құрамындағы легирлеуші элементтерді де азайтады, сөйтіп легирлеуші элементтердің әсерін әлсіретеді. Фосфордың эвтектикалық сұйықтығы қатып, өсетін эвтектикалық топтың айналасында шырышты болады және қату шөгу кезінде толықтырылуы қиын, ал құйманың жиырылу үрдісі жоғары.
4.Күкірт: Ол балқытылған темірдің өтімділігін төмендетеді және құймалардың қызып кетуге бейімділігін арттырады. Бұл құймалардағы зиянды элемент. Сондықтан көп адамдар күкірттің мөлшері неғұрлым төмен болса, соғұрлым жақсы деп ойлайды. Шын мәнінде, күкірт мөлшері ≤0,05% болғанда, шойынның мұндай түрі біз қолданатын қарапайым егу құралына жарамайды. Себебі, егу өте тез ыдырайды, құймаларда ақ дақтар жиі пайда болады.
5.Мыс: Мыс сұр шойын өндірісінде ең көп қосылатын легирлеуші элемент болып табылады. Оның басты себебі, мыстың балқу температурасы төмен (1083℃), балқытуға оңай және легирлеуші әсері жақсы. Мыстың графиттену қабілеті кремнийдің шамамен 1/5 бөлігін құрайды, сондықтан ол шойынның ақ құймаға бейімділігін төмендетуі мүмкін. Сонымен қатар, мыс аустенит түрлендіруінің критикалық температурасын да төмендете алады. Сондықтан мыс перлиттің түзілуіне ықпал ете алады, перлиттің құрамын арттырады және перлитті тазартады және ондағы перлит пен ферритті нығайтады, осылайша шойынның қаттылығы мен беріктігін арттырады. Дегенмен, мыс мөлшері неғұрлым көп болса, соғұрлым жақсы. Қосылған мыстың тиісті мөлшері 0,2%-дан 0,4%-ға дейін. Мыстың көп мөлшерін қосқанда қалайы мен хромды бір уақытта қосу кесу өнімділігіне зиянды. Бұл матрицалық құрылымда сорбит құрылымының көп мөлшерін өндіруге әкеледі.
6.Хром: Хромның легирлеуші әсері өте күшті, негізінен хромның қосылуы балқытылған темірдің ақ құймаға бейімділігін арттырады, ал құйманың шөгуі оңай, нәтижесінде қалдықтар пайда болады. Сондықтан хромның мөлшерін бақылау керек. Бір жағынан, құйманың беріктігі мен қаттылығын жақсарту үшін балқытылған темірдің құрамында хромның белгілі бір мөлшері бар деп үміттенеді; екінші жағынан, құйманың шөгуіне және сынықтар жылдамдығының жоғарылауына жол бермеу үшін хром төменгі шекте қатаң бақыланады. Дәстүрлі тәжірибе бастапқы балқытылған темірдің құрамындағы хромның мөлшері 0,35% асқанда құймаға өлімге әкелетінін көрсетеді.
7. Молибден: Молибден типтік қосылыс түзетін элемент және күшті перлитті тұрақтандырушы элемент. Ол графитті тазарта алады. ωMo<0,8% болғанда, молибден перлитті тазартып, перлиттегі ферритті нығайта алады, осылайша шойынның беріктігі мен қаттылығын тиімді түрде жақсартады.
Сұр шойынның бірнеше мәселелерін атап өту керек
1. Қызып кетуді арттыру немесе ұстау уақытын ұзарту балқымадағы бар гетерогенді өзектерді жоғалтуға немесе олардың тиімділігін төмендетуге, аустенит түйірлерінің санын азайтуға әкелуі мүмкін.
2.Титанның сұр шойындағы бастапқы аустенитті тазарту әсері бар. Өйткені титан карбидтері, нитридтері және карбонитридтері аустенит нуклеациясының негізі бола алады. Титан аустениттің өзегін көбейтіп, аустенит түйірлерін тазарта алады. Екінші жағынан, балқытылған темірде Ti артық болғанда, темірдегі S Mn орнына Ti-мен әрекеттесіп, TiS бөлшектерін түзеді. TiS-тің графит өзегі MnS сияқты тиімді емес. Сондықтан эвтектикалық графит өзегінің түзілуі кешіктіріледі, осылайша бастапқы аустениттің жауын-шашын уақыты артады. Ванадий, хром, алюминий және цирконий титанға ұқсас, өйткені олар карбидтерді, нитридтерді және карбонитридтерді түзеді және аустенит өзектеріне айнала алады.
3.Эутектикалық кластерлердің санына әр түрлі егу құралдарының әсер етуінде үлкен айырмашылықтар бар, олар келесі ретпен орналасқан: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Құрамында Sr немесе Ti бар FeSi эвтектикалық кластерлердің санына әлсіз әсер етеді. Құрамында сирек жер элементтері бар инокуляторлар ең жақсы әсерге ие және Al және N-мен біріктірілгенде әсері айтарлықтай болады. Құрамында Al және Bi бар ферросилиций эвтектикалық кластерлердің санын күшті арттыруы мүмкін.
4. Орталық ретінде графит ядроларымен түзілген графит-аустенит екі фазалы симбиотикалық өсіндінің түйіршіктері эвтектикалық шоғырлар деп аталады. Субмикроскопиялық графит агрегаттары, қалдық балқымаған графит бөлшектері, бастапқы графит қабыршақтарының тармақтары, балқыған темірде болатын және эвтектикалық графиттің өзегі бола алатын балқу температурасы жоғары қосылыстар мен газ қосындылары да эвтектикалық кластерлердің өзегі болып табылады. Эвтектикалық ядро эвтектикалық шоғырдың өсуінің бастапқы нүктесі болғандықтан, эвтектикалық шоғырлар саны эвтектикалық темір сұйықтығында графитке айнала алатын өзектер санын көрсетеді. Эвтектикалық кластерлердің санына әсер ететін факторларға химиялық құрамы, балқытылған темірдің негізгі күйі және салқындату жылдамдығы жатады.
Химиялық құрамдағы көміртегі мен кремний мөлшері маңызды әсер етеді. Көміртек эквиваленті эвтектикалық құрамға неғұрлым жақын болса, соғұрлым эвтектикалық шоғырлар көп болады. S - сұр шойынның эвтектикалық шойындарына әсер ететін тағы бір маңызды элемент. Күкірттің төмен мөлшері эвтектикалық кластерлердің көбеюіне ықпал етпейді, өйткені балқытылған темірдегі сульфид графит ядросының маңызды заты болып табылады. Сонымен қатар, күкірт гетерогенді өзек пен балқыма арасындағы фазалық энергияны азайта алады, осылайша көбірек өзектерді белсендіруге болады. W (S) 0,03% төмен болғанда эвтектикалық шоғырлар саны айтарлықтай азаяды, ал егу әсері төмендейді.
Mn массалық үлесі 2% шегінде болғанда Mn мөлшері артады, сәйкесінше эвтектикалық шоғырлар саны артады. Nb балқыған темірде көміртегі мен азот қосылыстарын түзу оңай, ол эвтектикалық кластерлерді көбейту үшін графит өзегі ретінде әрекет етеді. Ti және V эвтектикалық кластерлердің санын азайтады, өйткені ванадий көміртегі концентрациясын төмендетеді; титан титан сульфидін түзу үшін MnS және MgS құрамындағы S S-ді оңай ұстайды және оның ядролану қабілеті MnS және MgS сияқты тиімді емес. Балқытылған темірдегі N эвтектикалық шоғырлардың санын көбейтеді. N мазмұны 350 x10-6 төмен болғанда, бұл анық емес. Белгілі бір мәннен асып кеткеннен кейін аса суыту күшейеді, сол арқылы эвтектикалық кластерлердің саны артады. Балқыған темірдегі оттегі өзек ретінде әртүрлі оксид қосындыларын оңай түзеді, сондықтан оттегі көбейген сайын эвтектикалық шоғырлар саны артады. Химиялық құрамнан басқа, эвтектикалық балқыманың негізгі күйі маңызды әсер етуші фактор болып табылады. Ұзақ уақыт бойы жоғары температураны сақтау және қызып кету бастапқы ядроның жоғалып кетуіне немесе азаюына, эвтектикалық кластерлердің санын азайтуға және диаметрін арттыруға әкеледі. Инокуляциялық емдеу негізгі күйді айтарлықтай жақсарта алады және эвтектикалық кластерлердің санын арттырады. Салқындату жылдамдығы эвтектикалық кластерлердің санына өте айқын әсер етеді. Салқындату неғұрлым жылдам болса, эвтектикалық кластерлер соғұрлым көп болады.
5.Эвтектикалық кластерлердің саны эвтектикалық дәндердің қалыңдығын тікелей көрсетеді. Жалпы алғанда, ұсақ түйіршіктер металдардың жұмысын жақсарта алады. Химиялық құрамы және графит түрі бірдей деген алғышарт бойынша эвтектикалық шоғырлар саны артқан сайын созылу күші артады, өйткені эвтектикалық шоғырлардағы графит парақтары эвтектикалық шоғырлар саны артқан сайын жұқа болады, бұл беріктікті арттырады. Дегенмен, кремний құрамының жоғарылауымен эвтектикалық топтардың саны айтарлықтай артады, бірақ оның орнына беріктігі төмендейді; шойынның беріктігі қызып кету температурасының жоғарылауымен (1500℃ дейін) артады, бірақ бұл уақытта эвтектикалық топтардың саны айтарлықтай азаяды. Ұзақ мерзімді инокуляциялық өңдеуден туындаған эвтектикалық топтар санының өзгеру заңы мен күшінің артуы арасындағы байланыс әрқашан бірдей тенденцияға ие бола бермейді. Құрамында Si және Ba бар FeSi-мен егу арқылы алынған беріктік CaSi-мен алынғаннан жоғары, бірақ шойынның эвтектикалық топтарының саны CaSi-ге қарағанда әлдеқайда аз. Эвтектикалық топтардың көбеюімен шойынның жиырылу тенденциясы артады. Кішкене бөліктерде шөгудің пайда болуын болдырмау үшін эвтектикалық топтардың санын 300~400/см2-ден төмен бақылау керек.
6. Графиттелген егу құралдарында қатты суытуға ықпал ететін қорытпа элементтерін (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) қосу шойынның өте суыту дәрежесін жақсартуға, дәндерді тазартуға, аустенит мөлшерін арттыруға және түзілуіне ықпал етеді. перлит. Қосылған беттік белсенді элементтер (Te, Bi, 5b) графиттің өсуін шектеу және графит өлшемін азайту үшін графит ядроларының бетіне адсорбциялануы мүмкін, осылайша жан-жақты механикалық қасиеттерді жақсарту, біртектілікті жақсарту және ұйымдастырушылық реттеуді арттыру мақсатына жету. Бұл принцип жоғары көміртекті шойынның (тежегіш бөліктері сияқты) өндірістік тәжірибесінде қолданылған.
Жіберу уақыты: 05 маусым 2024 ж
