Как карбид кремния улучшает качество отливок?

Время публикации: 06 / 17 2021 Автор: Редактор сайта Посещений: 13510

1.Introduction

Химический состав жидкого чугуна один и тот же, и процесс плавки другой, а свойства получаемого чугуна сильно различаются. В литейном производстве используются такие методы, как перегрев расплавленного чугуна, модификация, изменение коэффициента загрузки, добавление следов или легирующих элементов и т. Д., Чтобы улучшить металлургическое качество и характеристики литья чугуна, и в то же время значительно улучшить механические свойства и производительность обработки. Плавка расплавленного чугуна в индукционной электропечи может эффективно регулировать температуру расплавленного чугуна, точно регулировать химический состав, уменьшать потери при горении элементов и иметь низкое содержание серы и фосфора. Он очень полезен для производства высокопрочного чугуна, чугуна с вермикулярным графитом и высокопрочного серого чугуна. Однако скорость зародышеобразования расплавленного чугуна, выплавленного в индукционной электрической печи, снижается, и белое горлышко имеет тенденцию быть большим, и легко производить переохлажденный графит. Хотя прочность и твердость увеличились, металлургическое качество чугуна невысокое.

В 1980-х годах китайские инженеры, уехавшие за границу учиться и учиться, увидели, что черные предметы, похожие на битое стекло, добавлялись в электрические печи зарубежных литейных заводов при их плавке. После расследования выяснилось, что это карбид кремния. Внутренние литейные компании, финансируемые Японией, также долгое время использовали карбид кремния в качестве добавки в больших количествах. При плавлении расплавленного чугуна в вагранке или электропечи добавление агента предварительной обработки SiC имеет множество преимуществ. Карбид кремния делится на абразивный и металлургический. Первый отличается высокой чистотой и дорогим, а второй - невысоким.

Карбид кремния, добавленный в печь, превращается в углерод и кремний чугуна. Один из них - увеличить углеродный эквивалент; другой - усилить восстановление расплавленного чугуна и значительно уменьшить неблагоприятное воздействие ржавой шихты. Добавление карбида кремния может предотвратить осаждение карбидов, увеличить количество феррита, сделать структуру чугуна плотной, значительно улучшить производительность обработки и сделать поверхность резания гладкой. Увеличьте количество графитовых шариков на единицу площади чугуна с шаровидным графитом и увеличьте скорость сфероидизации. Он также хорошо влияет на уменьшение неметаллических включений и шлака, устранение усадочной пористости и устранение подкожных пор.

2. Роль предварительной обработки

2.1 Принцип зародышеобразования В эвтектической системе Fe-C серый чугун является ведущей фазой эвтектики из-за высокой температуры плавления графита во время стадии затвердевания эвтектики, а аустенит осаждается графитом. Двухфазные зерна графит + аустенит, совместно выращенные и совместно выращенные, образованные с каждым графитовым ядром в качестве центра, называются эвтектическими кластерами. Субмикроскопические агрегаты графита, частицы нерасплавленного графита, некоторые высокотемпературные сульфиды, оксиды, карбиды, частицы нитридов и т. Д., Присутствующие в расплаве чугуна, могут стать гетерогенными зародышами графита. Нет существенной разницы между зародышеобразованием чугуна с шаровидным графитом и зародышем серого чугуна, за исключением того, что оксиды и сульфиды магния добавляются к материалу сердечника.

Осаждение графита в расплавленном чугуне должно претерпевать два процесса: зарождение и рост. Существует два способа зародышеобразования графита: гомогенное зародышеобразование и гетерогенное зародышеобразование. Гомогенное зародышеобразование также называют спонтанным зарождением. В расплавленном железе имеется большое количество волнообразных атомов углерода, которые превышают критический размер зародыша кристалла, и группы атомов углерода, упорядоченно расположенные на коротком расстоянии, могут стать гомогенными зародышами кристаллов. Эксперименты показывают, что степень переохлаждения зародышей гомогенных кристаллов очень велика, и зародыши гетерогенных кристаллов должны использоваться в основном в качестве зародышеобразователя графита в расплавленном чугуне. В расплавленном чугуне содержится большое количество посторонних частиц, и на каждый 5 см1 расплавленного чугуна приходится 3 миллионов точек окисленного материала. Только те частицы, которые имеют определенную связь с параметрами решетки и фазами графита, могут стать субстратами для зародышеобразования графита. Характерный параметр соотношения решеток называется степенью несовпадения плоскостей. Конечно, только когда рассогласование плоскости решетки невелико, атомы углерода могут легко совпадать с ядром графита. Если зародышеобразователь представляет собой атомы углерода, то степень их несовпадения равна нулю, и такие условия зародышеобразования являются наилучшими.

Внутренняя энергия карбида кремния, разложенного на углерод и кремний в расплавленном железе, больше, чем у углерода и кремния, содержащихся в самом расплавленном железе. Si, содержащийся в самом расплавленном чугуне, растворен в аустените, а углерод в расплавленном чугуне высокопрочного чугуна частично находится в чугуне. В жидкости образуются графитовые шарики, некоторые из которых еще не осаждены в аустените. Следовательно, добавка карбида кремния имеет хороший раскисляющий эффект.

Si + O2 → SiO2
(1) MgO + SiO2 → MgO ∙ SiO2
(2) 2MgO +2SiO2→ 2MgO∙2SiO2
(3) Состав энстатита MgO ∙ SiO2 и состав форстерита 2MgO ∙ 2SiO2 имеют высокую степень несовпадения с графитом (001), который трудно использовать в качестве основы для зарождения графита. После обработки расплавленным железом, содержащим Ca, Ba, Sr, Al и ферросилиций, MgO ∙ SiO2 + X → XO ∙ SiO2 + Mg
(4) (2MgO ∙ 2SiO2) + 3X + 6Al → 3 (XO ∙ Al2O3 ∙ 2SiO2) + 8Mg
(5) Где X —— Ca, Ba, Sr.

Продукты реакции XO ∙ SiO2 и XO ∙ Al2O3 ∙ SiO могут образовывать ограненные кристаллы на подложках MgO ∙ SiO2 и 2MgO ∙ 2SiO2. Из-за низкого несоответствия между графитом и XO ∙ SiO2 и XO ∙ Al2O3 ∙ SiO2, он способствует зарождению графита. Хорошая графитизация. Это может улучшить производительность обработки и улучшить механические свойства.

2.2 Предварительная модификация неравновесного графита:

Как правило, объем гетерогенной нуклеации расширяется за счет модифицирования и роли гетерогенной нуклеации в расплавленном чугуне:

①Содействие выпадению большого количества углерода в осадок на стадии эвтектического затвердевания и образование графита для ускорения графитизации;
②Уменьшите степень переохлаждения расплавленного железа и уменьшите тенденцию к появлению белого цвета во рту;
③ Увеличьте количество эвтектических кластеров в сером чугуне или увеличьте количество графитовых шариков в высокопрочном чугуне.

SiC добавляется во время плавки шихты. Карбид кремния имеет температуру плавления 2700 ° C и не плавится в расплавленном железе. Он плавится только в расплавленном железе по следующей формуле реакции.
SiC + Fe → FeSi + C (неравновесный графит)

(6) В формуле Si в SiC объединен с Fe, а оставшийся C представляет собой неравновесный графит, который служит ядром выделения графита. Неравновесный графит приводит к неравномерному распределению C в расплавленном чугуне, а локальный элемент C слишком высок, и в микроповерхностях появляются «пики углерода». Этот новый графит обладает высокой активностью, и его несоответствие с углеродом равно нулю, поэтому он легко абсорбирует углерод в расплавленном чугуне, а эффект модифицирования чрезвычайно высок. Можно видеть, что таким зародышеобразователем на основе кремния является карбид кремния.

Карбид кремния добавляется при выплавке чугуна. Для серого чугуна предварительная инкубация неравновесного графита будет генерировать большое количество эвтектических кластеров и увеличивать температуру роста (уменьшать относительное переохлаждение), что способствует образованию графита типа А; количество кристаллических зародышей увеличивается, благодаря чему чешуйки из графита становятся мелкими, что улучшает степень графитизации и снижает тенденцию к появлению белого цвета во рту, тем самым улучшая механические свойства. Для чугуна с шаровидным графитом увеличение кристаллических ядер увеличивает количество графитовых сфер, и скорость сфероидизации может быть улучшена.

2.3 Устранение заэвтектического серого чугуна с графитом Е-типа. Первичный графит C-типа и F-типа образуется в жидкой фазе. Поскольку аустенит не мешает процессу роста, в нормальных условиях он легко превращается в крупные чешуйки и менее разветвленный графит С-типа: при быстром охлаждении тонкостенной отливки графит разветвляется и превращается в звездообразный фасонный графит F-типа.
Чешуйчатый графит, выращенный на стадии эвтектического затвердевания, дает графиты A, B, E, D различной формы и различного распределения при различном химическом составе и различных условиях переохлаждения.

Графит типа А образуется в эвтектическом кластере с низким переохлаждением и высокой способностью к зародышеобразованию и равномерно распределен в чугуне. Среди мелкочешуйчатого перлита, чем меньше длина графита, тем выше предел прочности на разрыв, что подходит для станков и различных механических отливок.

Графит типа D представляет собой точечный и пластинчатый междендритный графит с ненаправленным распределением. Чугун с графитом D-типа имеет высокое содержание феррита, что влияет на его механические свойства. Однако чугун с графитом D-типа имеет много дендритов аустенита, графит короткий и скрученный, а эвтектическая группа находится в форме окатышей. Следовательно, по сравнению с тем же матричным графитовым чугуном A-типа, он имеет тенденцию иметь более высокую прочность.

Графит типа E представляет собой чешуйчатый графит, который короче графита типа A. Как и графит D-типа, он расположен между дендритами и в совокупности называется дендритным графитом. Чернила E легко изготавливать из чугуна с низким углеродным эквивалентом (высокая степень доэвтектики) и богатыми аустенитными дендритами. В это время происходит перекрестный рост эвтектических кластеров и дендритов. Поскольку количество жидкого междендритного эвтектического железа невелико, осажденный эвтектический графит распространяется только вдоль направления дендритов, что имеет очевидную направленность. Степень переохлаждения графита E-типа выше, чем у графита A-типа, и меньше, чем у графита D-типа, а его толщина и длина находятся между графитом A и D. Графит типа E не относится к переохлажденному графиту и часто сопровождается графитом типа D. Направленное распределение графита Е-типа среди дендритов позволяет чугуну стать хрупким и разорвать полосу вдоль направления расположения графита под действием небольшой внешней силы. Поэтому появляется графит Е-типа, и углы небольших отливок можно ломать вручную, и прочность отливок сильно снижается. По мере увеличения содержания углерода скорость охлаждения, необходимая для образования мелкодисперсного междендритного графита, увеличивается, и возможность образования междендритного графита уменьшается. Высокая степень перегрева расплава и длительное сохранение тепла увеличивают степень переохлаждения, тем самым увеличивая скорость роста дендритов, делая дендриты более длинными и имеющими более очевидную направленность. Когда SiC используется для предварительной инкубации расплавленного железа, в то же время уменьшается переохлаждение первичного аустенита, и в это время наблюдаются короткие аустенитные дендриты. Устраняет структурную основу графита Е-типа.

2.4 Повышение качества чугуна

Для чугуна с шаровидным графитом в случае того же количества сфероидизатора, предварительной обработки карбидом кремния, конечный выход магния выше. Для расплавленного чугуна, предварительно обработанного карбидом кремния, если количество остаточного магния в отливке остается примерно таким же, количество добавляемого сфероидизатора может быть уменьшено на 10%, и тенденция к побелению чугуна с шаровидным графитом уменьшается.

Карбид кремния в плавильной печи, помимо углерода и кремния в расплавленном чугуне, показанном формулой (1), также осуществляется реакция раскисления формул (2) и (3). Если добавленный SiC находится близко к стенке печи, образовавшийся SiO2 будет откладываться на стенке печи и увеличивать толщину стенки печи. При высокой температуре плавления SiO2 будет подвергаться реакции обезуглероживания формулы (4) и реакции шлакования формул (5) и (6).

(7) 3SiC + 2Fe2O3 = 3SiO2 + 4Fe + 3C.
(8) С + FeO → Fe + CO ↑
(9) (SiO2) + 2C = [Si] + 2CO (газообразное состояние)
(10) SiO2 + FeO → FeO · SiO2 (шлак)
(11) Al2O3 + SiO2 → Al2O3 · SiO2 (шлак)

Раскисляющий эффект карбида кремния заставляет раскисленный продукт иметь ряд металлургических реакций в расплавленном чугуне, уменьшая вредное воздействие оксидов в корродированной шихте и эффективно очищая расплавленное железо.

2.5 Как использовать карбид кремния

Чистота карбида кремния металлургического сорта составляет от 88% до 90%, и при расчете увеличения содержания углерода и кремния в первую очередь необходимо вычесть примеси. Согласно молекулярной формуле карбида кремния, легко получить: Увеличение содержания углерода: C = C / (C + Si) = 12 / (12 + 28) = 30% (12) Увеличение содержания кремния: Si = Si / (C + Si) = 28 / (12 + 28) = 70% (13) Количество добавляемого карбида кремния обычно составляет 0.8% -1.0% от количества расплавленного железа. Метод добавления карбида кремния: плавка расплавленного чугуна в электрической печи. Когда в тигле расплавится 1/3 шихты, добавьте ее в середину тигля, стараясь не касаться стенки печи, а затем продолжайте добавлять шихту для плавки. При вагранке расплавленного чугуна карбид кремния с размером частиц 1-5 мм может быть смешан с соответствующим количеством цемента или других клеев, а вода добавлена для образования массы. После сушки на палящем солнце его можно использовать в печи в соответствии с соотношением партий.

3. Заключительные замечания

За последние 20 лет, будь то грузовик, бизнес или семейный автомобиль, снижение веса автомобиля всегда было тенденцией развития автомобильных исследований и разработок. В условиях рыночного спада, вызванного финансовым кризисом, China Northern Corporation пошла против этой тенденции и экспортировала тяжелые грузовики в Северную Америку, основываясь именно на легком весе тяжелых грузовиков. Применение тонкостенного серого чугуна, высокопрочного чугуна и чугуна с вермикулярным графитом, толстостенного высокопрочного чугуна и высокопрочного чугуна Обри выдвигает более высокие требования к металлургическому качеству чугуна.

Предварительная модификация карбида кремния хорошо влияет на улучшение металлургического качества чугуна. Эксперт по литейному производству Ли Чуанши (Li Chuanshi) написал статью о том, что после добавления агента предварительной обработки к расплавленному чугуну можно наблюдать два эффекта: первый заключается в увеличении углеродного эквивалента; другой - изменить металлургические условия расплавленного чугуна, что увеличивает восстанавливаемость.

В 1978 г. компания BC Godsell из Соединенного Королевства опубликовала результаты своих исследований по предварительной обработке ковкого чугуна. С тех пор экспериментальные исследования процесса предварительной обработки не прерывались, и теперь этот процесс является относительно зрелым. Для серого чугуна предварительная обработка карбидом кремния может снизить степень переохлаждения и уменьшить тенденцию к образованию белых пятен; увеличивают графитовое ядро, способствуют образованию графита A-типа, уменьшают или предотвращают образование графита B-типа, E-типа и D-типа и увеличивают количество эвтектических кластеров. Графит мелкочешуйчатый; для чугуна с шаровидным графитом предварительная обработка модифицированного карбида кремния способствует увеличению количества графитовых шариков в чугуне, скорости сфероидизации и округлости графитовых шариков.

Использование карбида кремния может усилить раскисляющий и восстановительный эффект оксида железа, сделать структуру чугуна компактной и повысить гладкость режущей поверхности. Использование карбида кремния может продлить срок службы стенки печи без увеличения содержания алюминия и серы в расплавленном чугуне.

Сохраните источник и адрес этой статьи для перепечатки.:Как карбид кремния улучшает качество отливок?

Минхэ Компания по литью под давлением специализируются на производстве и предоставлении качественных и высокопроизводительных литых деталей (ассортимент металлических деталей для литья под давлением в основном включает Тонкостенное литье под давлением,Литье под давлением,Литье под давлением в холодной камере), Round Service (Служба литья под давлением,Обработка с ЧПУ,Изготовление пресс-форм, Обработка поверхности) .Любое индивидуальное литье под давлением из алюминия, магния или замака / цинка, а также другие требования к отливкам, пожалуйста, свяжитесь с нами.

МАГАЗИН ЛИТЕЙНОЙ КОМПАНИИ ISO90012015 И ITAF 16949

Под контролем ISO9001 и TS 16949, все процессы выполняются на сотнях передовых машин для литья под давлением, 5-осевых станках и других объектах, от струйных до стиральных машин Ultra Sonic. Minghe не только имеет современное оборудование, но и имеет профессиональное оборудование. команда опытных инженеров, операторов и инспекторов для воплощения в жизнь проекта заказчика.

Контрактный производитель отливок под давлением. Возможности включают в себя детали для литья под давлением алюминия с холодной камерой весом от 0.15 фунта. до 6 фунтов, быстрая установка и обработка. Дополнительные услуги включают полировку, вибрацию, удаление заусенцев, дробеструйную очистку, окраску, гальванику, нанесение покрытий, сборку и оснастку. Обрабатываемые материалы включают такие сплавы, как 360, 380, 383 и 413.

ИДЕАЛЬНЫЕ ЦИНКОВЫЕ ДЕТАЛИ ДЛЯ ЛИТЬЯ В КИТАЕ

Помощь в проектировании литья цинка под давлением / сопутствующие инженерные услуги. Изготовление на заказ прецизионных отливок из цинка под давлением. Могут изготавливаться миниатюрные отливки, отливки под высоким давлением, отливки в формы с несколькими суппортами, отливки в обычные формы, единичные отливки под давлением и независимые отливки под давлением, а также отливки с герметизацией полости. Отливки могут изготавливаться длиной и шириной до 24 дюймов с допуском +/- 0.0005 дюйма.

Сертифицированный ISO 9001 2015 производитель литья под давлением из магния и изготовления форм

Производитель литья под давлением из магния, сертифицированный по стандарту ISO 9001: 2015. Возможности включают литье под давлением магния под высоким давлением с горячей камерой до 200 тонн и холодной камерой на 3000 тонн, проектирование инструментов, полировку, формование, механическую обработку, порошковую и жидкостную окраску, полный контроль качества с возможностями CMM , сборка, упаковка и доставка.

Minghe Casting Дополнительные услуги литья по выплавляемым моделям и т. Д.

Сертифицирован ITAF16949. Дополнительные услуги трансляции включают инвестиционное литье,литье в песчаные формы,Гравитационное литье, Литье по выплавляемым моделям,Центробежное литье,Вакуумное литье,Постоянное литье формыВозможности включают EDI, техническую поддержку, твердотельное моделирование и вторичную обработку.

Литейная промышленность Примеры использования запчастей для: автомобилей, велосипедов, самолетов, музыкальных инструментов, судов, оптических устройств, датчиков, моделей, электронных устройств, корпусов, часов, машинного оборудования, двигателей, мебели, ювелирных изделий, приспособлений, телекоммуникаций, освещения, медицинских устройств, фотографических устройств, Роботы, скульптуры, звуковое оборудование, спортивное оборудование, инструменты, игрушки и многое другое.