El papel de los elementos más utilizados en la fundición gris.
1.Carbono y silicio: El carbono y el silicio son elementos que favorecen fuertemente la grafitización. Se puede utilizar el equivalente de carbono para ilustrar sus efectos sobre la estructura metalográfica y las propiedades mecánicas del hierro fundido gris. El aumento del equivalente de carbono hace que las escamas de grafito se vuelvan más gruesas, aumenten en número y disminuyan su resistencia y dureza. Por el contrario, reducir el equivalente de carbono puede reducir la cantidad de grafitos, refinar el grafito y aumentar la cantidad de dendritas de austenita primaria, mejorando así las propiedades mecánicas del hierro fundido gris. Sin embargo, reducir el equivalente de carbono conducirá a una disminución en el rendimiento de la fundición.
2.Manganeso: El manganeso en sí es un elemento que estabiliza los carburos y dificulta la grafitización. Tiene el efecto de estabilizar y afinar la perlita en la fundición gris. En el intervalo de Mn = 0,5% a 1,0%, aumentar la cantidad de manganeso conduce a mejorar la resistencia y la dureza.
3. Fósforo: cuando el contenido de fósforo en el hierro fundido supera el 0,02%, puede producirse fósforo eutéctico intergranular. La solubilidad del fósforo en la austenita es muy pequeña. Cuando el hierro fundido se solidifica, básicamente el fósforo permanece en el líquido. Cuando la solidificación eutéctica está casi completa, la composición de la fase líquida restante entre los grupos eutécticos es cercana a la composición eutéctica ternaria (Fe-2%, C-7%, P). Esta fase líquida se solidifica a aproximadamente 955 ℃. Cuando el hierro fundido se solidifica, el molibdeno, el cromo, el tungsteno y el vanadio se segregan en la fase líquida rica en fósforo, lo que aumenta la cantidad de fósforo eutéctico. Cuando el contenido de fósforo en el hierro fundido es alto, además de los efectos nocivos del propio fósforo eutéctico, también reducirá los elementos de aleación contenidos en la matriz metálica, debilitando así el efecto de los elementos de aleación. El líquido eutéctico de fósforo es blando alrededor del grupo eutéctico que se solidifica y crece, y es difícil reponerlo durante la contracción por solidificación, y la pieza fundida tiene una mayor tendencia a encogerse.
4.Azufre: Reduce la fluidez del hierro fundido y aumenta la tendencia de las piezas fundidas a agrietarse en caliente. Es un elemento nocivo en las piezas fundidas. Por eso, mucha gente piensa que cuanto menor sea el contenido de azufre, mejor. De hecho, cuando el contenido de azufre es ≤0,05%, este tipo de hierro fundido no sirve para el inoculante común que utilizamos. La razón es que la inoculación se descompone muy rápidamente y a menudo aparecen manchas blancas en los excrementos.
5.Cobre: El cobre es el elemento de aleación que se agrega con más frecuencia en la producción de hierro fundido gris. La razón principal es que el cobre tiene un punto de fusión bajo (1083 ℃), es fácil de fundir y tiene un buen efecto de aleación. La capacidad de grafitización del cobre es aproximadamente 1/5 de la del silicio, por lo que puede reducir la tendencia del hierro fundido a tener una fundición blanca. Al mismo tiempo, el cobre también puede reducir la temperatura crítica de transformación de austenita. Por lo tanto, el cobre puede promover la formación de perlita, aumentar el contenido de perlita y refinar la perlita y fortalecer la perlita y la ferrita en ella, aumentando así la dureza y resistencia del hierro fundido. Sin embargo, cuanto mayor sea la cantidad de cobre, mejor. La cantidad adecuada de cobre añadido es del 0,2% al 0,4%. Cuando se agrega una gran cantidad de cobre, agregar estaño y cromo al mismo tiempo es perjudicial para el rendimiento del corte. Hará que se produzca una gran cantidad de estructura de sorbita en la estructura de la matriz.
6.Cromo: El efecto de aleación del cromo es muy fuerte, principalmente porque la adición de cromo aumenta la tendencia del hierro fundido a tener una fundición blanca y la fundición se encoge fácilmente, lo que genera desperdicio. Por tanto, se debe controlar la cantidad de cromo. Por un lado, se espera que el hierro fundido contenga una cierta cantidad de cromo para mejorar la resistencia y dureza de la pieza fundida; por otro lado, el cromo se controla estrictamente en el límite inferior para evitar que la pieza fundida se contraiga y provoque un aumento en la tasa de desechos. La experiencia tradicional sostiene que cuando el contenido de cromo del hierro fundido original excede el 0,35%, tendrá un efecto fatal en la fundición.
7. Molibdeno: El molibdeno es un elemento típico formador de compuestos y un fuerte elemento estabilizador de perlita. Puede refinar el grafito. Cuando ωMo <0,8%, el molibdeno puede refinar la perlita y fortalecer la ferrita en la perlita, mejorando así de manera efectiva la resistencia y dureza del hierro fundido.
Hay que tener en cuenta varias cuestiones en la fundición gris.
1. Aumentar el sobrecalentamiento o extender el tiempo de retención puede hacer que los núcleos heterogéneos existentes en la masa fundida desaparezcan o reduzcan su efectividad, reduciendo la cantidad de granos de austenita.
2.El titanio tiene el efecto de refinar la austenita primaria en hierro fundido gris. Porque los carburos, nitruros y carbonitruros de titanio pueden servir como base para la nucleación de austenita. El titanio puede aumentar el núcleo de austenita y refinar los granos de austenita. Por otro lado, cuando hay exceso de Ti en el hierro fundido, el S del hierro reaccionará con Ti en lugar de Mn para formar partículas de TiS. El núcleo de grafito del TiS no es tan eficaz como el del MnS. Por lo tanto, se retrasa la formación del núcleo de grafito eutéctico, aumentando así el tiempo de precipitación de la austenita primaria. El vanadio, el cromo, el aluminio y el circonio son similares al titanio en que son fáciles de formar carburos, nitruros y carbonitruros, y pueden convertirse en núcleos de austenita.
3.Existen grandes diferencias en los efectos de varios inoculantes sobre el número de grupos eutécticos, que se organizan en el siguiente orden: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. El FeSi que contiene Sr o Ti tiene un efecto más débil sobre el número de grupos eutécticos. Los inoculantes que contienen tierras raras tienen el mejor efecto, y el efecto es más significativo cuando se agregan en combinación con Al y N. El ferrosilicio que contiene Al y Bi puede aumentar considerablemente el número de grupos eutécticos.
4. Los granos de crecimiento simbiótico de dos fases de grafito-austenita formados con núcleos de grafito como centro se denominan grupos eutécticos. Los agregados de grafito submicroscópicos, las partículas residuales de grafito no fundido, las ramas primarias de escamas de grafito, los compuestos de alto punto de fusión y las inclusiones de gas que existen en el hierro fundido y que pueden ser los núcleos del grafito eutéctico también son los núcleos de los grupos eutécticos. Dado que el núcleo eutéctico es el punto de partida del crecimiento del grupo eutéctico, el número de grupos eutécticos refleja el número de núcleos que pueden convertirse en grafito en el líquido de hierro eutéctico. Los factores que afectan la cantidad de grupos eutécticos incluyen la composición química, el estado central del hierro fundido y la velocidad de enfriamiento.
La cantidad de carbono y silicio en la composición química tiene una influencia importante. Cuanto más cerca esté el equivalente de carbono de la composición eutéctica, más grupos eutécticos habrá. El S es otro elemento importante que afecta a los agregados eutécticos de la fundición gris. El bajo contenido de azufre no favorece el aumento de los grupos eutécticos, porque el sulfuro en el hierro fundido es una sustancia importante del núcleo de grafito. Además, el azufre puede reducir la energía interfacial entre el núcleo heterogéneo y la masa fundida, de modo que se puedan activar más núcleos. Cuando W (S) es inferior al 0,03%, el número de grupos eutécticos se reduce significativamente y se reduce el efecto de la inoculación.
Cuando la fracción de masa de Mn está dentro del 2%, la cantidad de Mn aumenta y el número de grupos eutécticos aumenta en consecuencia. Nb es fácil de generar compuestos de carbono y nitrógeno en el hierro fundido, que actúa como un núcleo de grafito para aumentar los grupos eutécticos. Ti y V reducen el número de grupos eutécticos porque el vanadio reduce la concentración de carbono; el titanio captura fácilmente S en MnS y MgS para formar sulfuro de titanio, y su capacidad de nucleación no es tan efectiva como la de MnS y MgS. El N en el hierro fundido aumenta el número de grupos eutécticos. Cuando el contenido de N es inferior a 350 x10-6, no es obvio. Después de exceder un cierto valor, el sobreenfriamiento aumenta, aumentando así el número de grupos eutécticos. El oxígeno en el hierro fundido forma fácilmente varias inclusiones de óxido como núcleos, por lo que a medida que aumenta el oxígeno, aumenta el número de grupos eutécticos. Además de la composición química, un factor de influencia importante es el estado central de la masa fundida eutéctica. Mantener una temperatura alta y sobrecalentarse durante mucho tiempo hará que el núcleo original desaparezca o disminuya, reducirá la cantidad de grupos eutécticos y aumentará el diámetro. El tratamiento de inoculación puede mejorar en gran medida el estado central y aumentar la cantidad de grupos eutécticos. La velocidad de enfriamiento tiene un efecto muy obvio sobre el número de grupos eutécticos. Cuanto más rápido sea el enfriamiento, más grupos eutécticos habrá.
5. El número de grupos eutécticos refleja directamente el espesor de los granos eutécticos. En general, los granos finos pueden mejorar el rendimiento de los metales. Bajo la premisa de la misma composición química y tipo de grafito, a medida que aumenta el número de grupos eutécticos, aumenta la resistencia a la tracción, porque las láminas de grafito en los grupos eutécticos se vuelven más finas a medida que aumenta el número de grupos eutécticos, lo que aumenta la resistencia. Sin embargo, con el aumento del contenido de silicio, el número de grupos eutécticos aumenta significativamente, pero en cambio la resistencia disminuye; La resistencia del hierro fundido aumenta con el aumento de la temperatura de sobrecalentamiento (a 1500 ℃), pero en este momento, el número de grupos eutécticos disminuye significativamente. La relación entre la ley de cambio del número de grupos eutécticos provocada por el tratamiento de inoculación a largo plazo y el aumento de la fuerza no siempre tiene la misma tendencia. La resistencia obtenida mediante el tratamiento de inoculación con FeSi que contiene Si y Ba es mayor que la obtenida con CaSi, pero el número de grupos eutécticos del hierro fundido es mucho menor que el del CaSi. Con el aumento del número de grupos eutécticos, aumenta la tendencia a la contracción del hierro fundido. Para evitar la formación de contracción en piezas pequeñas, el número de grupos eutécticos debe controlarse por debajo de 300~400/cm2.
6. Agregar elementos de aleación (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) que promuevan el sobreenfriamiento en los inoculantes grafitizados puede mejorar el grado de sobreenfriamiento del hierro fundido, refinar los granos, aumentar la cantidad de austenita y promover la formación de perlita. Los elementos tensioactivos agregados (Te, Bi, 5b) se pueden adsorber en la superficie de los núcleos de grafito para limitar el crecimiento del grafito y reducir el tamaño del grafito, a fin de lograr el propósito de mejorar las propiedades mecánicas integrales, mejorar la uniformidad y aumentar la regulación organizacional. Este principio se ha aplicado en la práctica de producción de hierro fundido con alto contenido de carbono (como piezas de frenos).
Hora de publicación: 05-jun-2024
