Resumen del proceso de fundición para hierro dúctil de manganeso medio

El control de la composición química del hierro dúctil de manganeso medio incluye los siguientes puntos clave para controlar cada elemento principal:

El rango de contenido de carbono (c) generalmente se controla entre 3.0% y 3.8%. Propósito de control e impacto: aumentar el contenido de carbono puede mejorar la capacidad de fluidez y grafitización del hierro fundido, promover la formación de bolas de grafito y mejorar la dureza y la resistencia al desgaste. Sin embargo, el contenido excesivo de carbono puede hacer que el grafito flote y reduzca las propiedades mecánicas de las fundiciones; Si el contenido de carbono es demasiado bajo, es fácil producir una estructura de fundición blanca, lo que hace que la fundición sea frágil.

El rango de contenido de silicio (SI) suele ser entre 3.0% y 4.5%. Propósito de control e impacto: el silicio es un fuerte elemento grafitizante que puede refinar bolas de grafito y mejorar la resistencia y la dureza del hierro fundido. El contenido moderado de silicio puede reducir la tendencia de la fundición blanca, pero el contenido excesivo de silicio puede disminuir la dureza y aumentar la fragilidad de las fundiciones.

Rango de contenido de manganeso (MN): el contenido de manganeso es relativamente alto, generalmente entre 5% y 9%. Propósito de control e impacto: el manganeso puede mejorar la resistencia, la dureza y la resistencia al desgaste del hierro fundido, estabilizar la estructura de austenita y aumentar la enduribilidad. Sin embargo, el contenido excesivo de manganeso puede conducir a la presencia de más carburos en la estructura, reducir la dureza y aumentar la sensibilidad a las piezas de la crack.

El rango de contenido de fósforo (P) y azufre (s): el contenido de fósforo debe ser lo más bajo posible, generalmente controlado por debajo del 0.05% a 0.1%; El contenido de azufre generalmente se controla por debajo del 0.02% a 0.03%. Propósito de control e impacto: el fósforo aumenta la fragilidad fría del hierro fundido, reduce la dureza y el rendimiento del impacto; El azufre forma fácilmente inclusiones de manganeso de sulfuro con manganeso, reduciendo las propiedades mecánicas del hierro fundido y aumentando la tendencia a las grietas en caliente.

El rango de contenido de los elementos de tierras raras (RE) y el magnesio (mg): el contenido de los elementos de tierras raras es generalmente entre 0.02% y 0.05%, y el contenido de magnesio está entre 0.03% y 0.06%. Propósito de control e influencia: los elementos de tierras raras y el magnesio son elementos clave en el tratamiento con esferoidización, que pueden esferoidizar grafito y mejorar las propiedades mecánicas del hierro fundido. Sin embargo, el contenido excesivo o insuficiente puede afectar el efecto de esferoidización, lo que lleva a la morfología irregular de las bolas de grafito o una disminución en la tasa de esferoidización.

Estructura metalográfica de hierro dúctil de manganeso medio

Morfología de grafito: buena esferoidización: después del tratamiento con esferoidización, el grafito se distribuye uniformemente en forma esférica en la matriz, que es una característica típica del hierro dúctil de manganeso medio. El grafito con buena esferoidización puede reducir efectivamente la concentración de tensión, mejorar la tenacidad y las propiedades mecánicas del material. Tamaño del grafito: el tamaño de las esferas de grafito suele ser relativamente uniforme, típicamente entre 20 y 80 μ m. Las esferas de grafito más pequeñas pueden distribuirse de manera más uniforme en la matriz, refinar la estructura y mejorar la resistencia y la dureza.

Organización matriz-

Martensita: En el estado de fundición de AS, el hierro dúctil de manganeso medio a menudo contiene una cierta cantidad de martensita en la estructura de la matriz. La martensita tiene las características de alta dureza y alta resistencia, lo que puede mejorar la resistencia al desgaste y la resistencia a la compresión de las fundiciones. Su contenido generalmente está entre 20% y 50%, y el contenido de la martensita se puede controlar ajustando la composición química y el proceso de tratamiento térmico.

Austenita: la austenita también representa una cierta proporción en hierro dúctil de manganeso medio, generalmente entre 30% y 60%. La austenita tiene buena resistencia y plasticidad, puede absorber la energía de impacto y mejorar la resistencia al impacto de las fundiciones.

Carbides: también puede haber algunos carburos en la estructura de la matriz, como carburos, carburos de aleación, etc. Los carburos tienen alta dureza y se distribuyen en pequeñas partículas o bloques en la matriz, lo que puede mejorar significativamente la resistencia al desgaste de las fundiciones. Sin embargo, el contenido excesivo de carburo puede reducir la dureza de la matriz, y su contenido generalmente se controla entre 5% y 15%.

Uniformidad organizacional: la estructura metalográfica ideal del hierro dúctil de manganeso medio debe tener una buena uniformidad, es decir, la distribución de bolas de grafito, el tipo y la proporción de la estructura de la matriz deben ser relativamente consistentes durante todo el fundición. La organización desigual puede causar fluctuaciones en el desempeño de las fundiciones, reduciendo su confiabilidad y vida útil.

Qué factores afectan la estructura metalográfica del hierro dúctil de manganeso medio

Composición química-

Contenido de carbono: un aumento en el contenido de carbono promueve la grafitización, lo que resulta en un aumento en el número y el tamaño de las esferas de grafito. Pero si el contenido de carbono es demasiado alto, puede ocurrir un fenómeno flotante de grafito; Si el contenido de carbono es demasiado bajo, es fácil producir una estructura de fundición blanca, lo que afecta la morfología de la estructura metalográfica.

Contenido de manganeso: el manganeso es el principal elemento de aleación del hierro fundido nodular de manganeso medio. Aumentar el contenido de manganeso puede aumentar la estabilidad de la austenita, promover la formación de martensita, mejorar la dureza y la resistencia al desgaste, pero demasiado alto puede conducir a un aumento en los carburos y una disminución de la dureza.

Contenido de silicio: el silicio es un elemento grafitizante, y una cantidad apropiada de silicio puede refinar bolas de grafito y reducir la tendencia de las manchas blancas. Pero si el contenido de silicio es demasiado alto, aumentará el contenido de perlita en la matriz y reducirá la dureza.

Elementos de tierras raras y contenido de magnesio: los elementos de tierras raras y el magnesio son elementos clave en el tratamiento con esferoidización, y su contenido afecta el efecto de esferoidización de grafito. Cuando el contenido es apropiado, la esferoidización de grafito es buena; Contenido insuficiente y esferoidización incompleta; El contenido excesivo puede provocar defectos de fundición.

Proceso de fusión

Equipo de fusión: los diferentes equipos de fusión tienen diferentes controles en la temperatura y la uniformidad de la composición del hierro fundido. El control de temperatura preciso y la buena uniformidad de la composición en la fusión del horno eléctrico son beneficiosos para obtener una buena estructura metalográfica; El proceso de fusión en un alto horno requiere un control estricto de la relación de carga del horno y los parámetros de fusión. Speroidización e tratamiento de inoculación: los tipos, cantidades y métodos de tratamiento de los agentes de esferoidización e inoculación tienen un impacto significativo en la estructura metalográfica. Los agentes e inoculantes esferoidizantes adecuados pueden garantizar una buena esferoidización de grafito, la esferoidización de grafito fino y mejorar la estructura de la matriz.

Velocidad de enfriamiento de materiales de fundición: diferentes materiales de fundición tienen una conductividad térmica diferente. Por ejemplo, los moldes de metal tienen una conductividad térmica rápida y tasas de enfriamiento, que pueden formar fácilmente estructuras blancas o martensíticas en las piezas de fundición; Los moldes de arena tienen una conductividad térmica lenta y una velocidad de enfriamiento, que conducen a la grafitización y puede obtener una estructura de matriz de perlita o ferrita relativamente estable. Grosor de la pared de fundición: la velocidad de enfriamiento varía según el grosor de la pared de fundición. Las áreas de paredes delgadas se enfrían rápidamente y son propensas a formar estructuras blancas o martensíticas; El enfriamiento en las paredes gruesas es lenta, la grafitización es suficiente y la estructura de la matriz puede estar más inclinada hacia la perlita o la ferrita. Proceso de tratamiento térmico, temperatura y tiempo de enfriamiento: la temperatura y el tiempo de enfriamiento afectan la transformación de austenita a martensita. La temperatura o el tiempo de enfriamiento excesivo pueden hacer que la martensita se engrase y reduzca la dureza; La temperatura o el tiempo de enfriamiento insuficiente pueden dar lugar a una transformación martensítica incompleta, afectando la dureza y la resistencia al desgaste. Temperatura y tiempo de templado: el templado puede eliminar el estrés en enfriamiento, estabilizar la estructura y ajustar la dureza y la tenacidad. La alta temperatura de temperatura y mucho tiempo causarán descomposición de martensita, reducirán la dureza y mejorarán la tenacidad.