Саарал цутгамал төмрийн түгээмэл хэрэглэгддэг элементүүдийн үүрэг
1.Нүүрстөрөгч ба цахиур: Нүүрстөрөгч болон цахиур нь графитжилтыг хүчтэй дэмждэг элементүүд юм. Саарал цутгамал төмрийн металлографийн бүтэц, механик шинж чанарт үзүүлэх нөлөөг харуулахын тулд нүүрстөрөгчийн эквивалентыг ашиглаж болно. Нүүрстөрөгчийн эквивалент ихэссэнээр бал чулууны ширхэгүүд бүдүүн болж, тоо нь нэмэгдэж, бат бэх, хатуулаг нь буурдаг. Харин ч эсрэгээр нүүрстөрөгчийн эквивалентыг бууруулснаар бал чулууны тоог бууруулж, бал чулууг цэвэршүүлж, анхдагч аустенитийн дендритийн тоог нэмэгдүүлж саарал ширэмний механик шинж чанарыг сайжруулдаг. Гэсэн хэдий ч нүүрстөрөгчийн эквивалентыг багасгах нь цутгах гүйцэтгэл буурахад хүргэнэ.
2.Марганец: Марганец нь өөрөө карбидыг тогтворжуулж, графитжилтыг саатуулдаг элемент юм. Саарал ширмэн дэх перлитийг тогтворжуулах, цэвэршүүлэх үйлчилгээтэй. Mn=0.5% - 1.0% хооронд манганы хэмжээг нэмэгдүүлэх нь бат бэх, хатуулгийг сайжруулахад тустай.
3.Фосфор: Цутгамал дахь фосфорын агууламж 0.02%-иас хэтэрсэн тохиолдолд мөхлөг хоорондын фосфорын эвтектик үүсч болно. Аустенит дэх фосфорын уусах чадвар маш бага. Цутгамал төмөр хатуурах үед фосфор үндсэндээ шингэнд үлддэг. Эвтектик хатуужилт бараг дуусмагц эвтектик бүлгүүдийн хооронд үлдсэн шингэн фазын найрлага нь гурвалсан эвтектик найрлагатай ойролцоо байна (Fe-2%, C-7%, P). Энэ шингэн фаз нь ойролцоогоор 955 хэмд хатуурдаг. Цутгамал төмрийг хатууруулах үед молибден, хром, вольфрам, ванади зэрэг нь фосфороор баялаг шингэн үе шатанд хуваагдаж, фосфорын эвтектикийн хэмжээг нэмэгдүүлдэг. Цутгамал төмрийн фосфорын агууламж өндөр байвал фосфорын эвтектик нь өөрөө хортой нөлөө үзүүлэхээс гадна металлын матрицад агуулагдах хайлшийн элементүүдийг бууруулж, улмаар хайлшлах элементүүдийн нөлөөг сулруулна. Фосфорын эвтектик шингэн нь хатуурч ургаж буй эвтектик бүлгийн эргэн тойронд нялцгай байдаг ба хатуурах агшилтын үед нөхөгдөхөд хүндрэлтэй, цутгамал нь агших хандлагатай байдаг.
4.Хүхэр: Энэ нь хайлсан төмрийн шингэнийг бууруулж, цутгамал халуунд хагарах хандлагыг нэмэгдүүлдэг. Энэ нь цутгамал дахь хортой элемент юм. Тиймээс хүхрийн агууламж бага байх тусмаа сайн гэж олон хүн боддог. Үнэн хэрэгтээ хүхрийн агууламж ≤0.05% байхад энэ төрлийн ширэм нь бидний хэрэглэдэг энгийн тарилгад тохирохгүй. Учир нь тарилга нь маш хурдан ялзарч, цутгамал дээр цагаан толбо ихэвчлэн гарч ирдэг.
5.Зэс: Саарал ширэм үйлдвэрлэхэд хамгийн их нэмдэг хайлшийн элемент бол зэс юм. Гол шалтгаан нь зэс нь хайлах температур багатай (1083℃), хайлахад хялбар, хайлшлах үйлчилгээ сайтай байдаг. Зэсийн графитжих чадвар нь цахиурын 1/5 орчим байдаг тул цутгамал төмрийг цагаан цутгамал болгох хандлагыг бууруулдаг. Үүний зэрэгцээ зэс нь аустенитийн хувирлын чухал температурыг бууруулж чаддаг. Тиймээс зэс нь перлит үүсэхийг дэмжиж, перлитийн агууламжийг нэмэгдүүлж, перлитийг цэвэршүүлж, перлит, ферритийг бэхжүүлж, цутгамал төмрийн хатуулаг, бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ зэсийн хэмжээ их байх тусмаа сайн. Зэсийн зохистой хэмжээ нь 0.2% - 0.4% байна. Зэсийг их хэмжээгээр нэмэхэд цагаан тугалга, хромыг зэрэг нэмэх нь зүсэлтийн гүйцэтгэлд хортой. Энэ нь матрицын бүтцэд их хэмжээний сорбитын бүтцийг бий болгоно.
6.Хром: Хромын хайлшлах нөлөө нь маш хүчтэй бөгөөд голчлон хром нэмснээр хайлсан төмрийг цагаан цутгамал болгох, цутгахад амархан агшиж, хог хаягдал үүсдэг. Тиймээс хромын хэмжээг хянах хэрэгтэй. Нэг талаас, хайлсан төмрийг цутгах хүч, хатуулгийг сайжруулахын тулд тодорхой хэмжээний хром агуулдаг гэж найдаж байна; нөгөө талаас цутгамал агшиж, хаягдлын хэмжээг нэмэгдүүлэхгүйн тулд хромыг доод хязгаарт хатуу хянадаг. Уламжлалт туршлагаас харахад анхны хайлсан төмрийн хромын агууламж 0.35% -иас их байвал цутгамалд үхэлд хүргэдэг.
7. Молибден: Молибден нь ердийн нэгдэл үүсгэгч элемент бөгөөд хүчтэй перлит тогтворжуулах элемент юм. Энэ нь бал чулууг цэвэршүүлэх боломжтой. ωMo<0.8% үед молибден нь перлитийг боловсронгуй болгож, перлит дэх ферритийг бэхжүүлж, улмаар цутгамал төмрийн бат бэх, хатуулгийг үр дүнтэй сайжруулдаг.
Саарал цутгамал төмрийн хэд хэдэн асуудлыг анхаарч үзэх хэрэгтэй
1. Хэт халалтыг нэмэгдүүлэх эсвэл хадгалах хугацааг уртасгах нь хайлмал дахь нэг төрлийн бус цөмийг алга болгож, үр нөлөөг нь бууруулж, аустенитийн ширхэгийн тоог бууруулдаг.
2. Титан нь саарал ширэм дэх анхдагч аустенитийг цэвэршүүлэх нөлөөтэй. Учир нь титан карбид, нитрид, карбонитридууд нь аустенит бөөм үүсэх үндэс болж чаддаг. Титан нь аустенитийн цөмийг нэмэгдүүлж, аустенитийн ширхэгийг боловсронгуй болгож чаддаг. Нөгөө талаас хайлсан төмрийн доторх Ti илүүдэл байвал төмрийн S нь Mn-ийн оронд Ti-тэй урвалд орж TiS тоосонцор үүсгэнэ. TiS-ийн бал чулуун гол нь MnS-ийнх шиг үр дүнтэй биш юм. Тиймээс эвтектик бал чулууны цөм үүсэх нь хойшлогдож, улмаар анхдагч аустенитийн хур тунадасны хугацаа нэмэгддэг. Ванадий, хром, хөнгөн цагаан, циркони нь карбид, нитрид, карбонитрид үүсгэхэд хялбар, аустенитийн цөм болж чаддагаараа титантай төстэй.
3.Эвтектик кластеруудын тоонд янз бүрийн тарилгад үзүүлэх нөлөө маш их ялгаатай бөгөөд эдгээр нь CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi гэсэн дарааллаар байрладаг. Sr эсвэл Ti агуулсан FeSi нь эвтектик кластеруудын тоонд илүү сул нөлөө үзүүлдэг. Газрын ховор элемент агуулсан тарилга нь хамгийн сайн нөлөө үзүүлдэг бөгөөд Al, N-тэй хослуулан нэмбэл үр нөлөө нь илүү их байдаг. Al, Bi агуулсан ферросиликон нь эвтектик кластерын тоог эрс нэмэгдүүлэх боломжтой.
4. Бал чулуу-аустенитийн хоёр фазын симбиотик өсөлтийн мөхлөгүүдийг голд нь бал чулууны бөөмүүд үүсгэн эвтектик бөөгнөрөл гэнэ. Хайлсан төмрийн дотор орших, эвтектик бал чулууны цөм болох боломжтой бичил харуурын доорх графитын дүүргэгч, хайлаагүй графитын үлдэгдэл хэсгүүд, анхдагч бал чулууны ширхэгийн мөчрүүд, хайлах өндөр температурт нэгдлүүд болон хийн хольцууд нь эвтектик бөөгнөрөлүүдийн цөм юм. Эвтектик бөөгнөрөл нь эвтектик бөөгнөрөл үүсэх эхлэлийн цэг тул эвтектик бөөгнөрөл нь эвтектик төмрийн шингэн дэх бал чулуу болж ургах цөмийн тоог илэрхийлдэг. Эвтектик кластеруудын тоонд нөлөөлж буй хүчин зүйлүүд нь химийн найрлага, хайлсан төмрийн үндсэн төлөв, хөргөлтийн хурд зэрэг орно.
Химийн найрлага дахь нүүрстөрөгч, цахиурын хэмжээ чухал нөлөө үзүүлдэг. Нүүрстөрөгчийн эквивалент нь эвтектикийн найрлагад ойртох тусам эвтектик бөөгнөрөл их байдаг. S нь саарал цутгамал төмрийн эвтектик кластерт нөлөөлдөг өөр нэг чухал элемент юм. Бага хүхрийн агууламж нь эвтектик бөөгнөрөлийг нэмэгдүүлэхэд тохиромжгүй, учир нь хайлсан төмрийн сульфид нь бал чулууны үндсэн чухал бодис юм. Үүнээс гадна хүхэр нь гетероген цөм ба хайлмал хоёрын хоорондох гадаргуугийн энергийг бууруулж, улмаар илүү олон цөмийг идэвхжүүлж болно. W (S) 0.03% -иас бага байвал эвтектик кластерын тоо мэдэгдэхүйц буурч, тарих үр нөлөө багасна.
Mn-ийн массын эзлэх хувь 2%-ийн дотор байх үед Mn-ийн хэмжээ нэмэгдэж, эвтектик бөөгнөрөлүүдийн тоо тэр хэрээр нэмэгддэг. Nb нь хайлсан төмрийн нүүрстөрөгч, азотын нэгдлүүдийг үүсгэхэд хялбар байдаг бөгөөд энэ нь эвтектик бөөгнөрөлийг нэмэгдүүлэхийн тулд бал чулууны гол үүрэг гүйцэтгэдэг. Ти ба V нь ванади нь нүүрстөрөгчийн концентрацийг бууруулдаг тул эвтектик кластеруудын тоог бууруулдаг; титан нь S-ийг MnS ба MgS-д хялбархан барьж титан сульфид үүсгэдэг бөгөөд түүний бөөмжих чадвар нь MnS ба MgS шиг үр дүнтэй байдаггүй. Хайлсан төмрийн N нь эвтектик кластерийн тоог нэмэгдүүлдэг. N агуулга нь 350 x10-6-аас бага бол энэ нь тодорхойгүй байна. Тодорхой утгыг хэтрүүлсний дараа хэт хөргөлт нэмэгдэж, улмаар эвтектик кластеруудын тоог нэмэгдүүлнэ. Хайлсан төмрийн хүчилтөрөгч нь янз бүрийн ислийн нэгдлүүдийг цөм хэлбэрээр амархан үүсгэдэг тул хүчилтөрөгч ихсэх тусам эвтектик кластеруудын тоо нэмэгддэг. Химийн найрлагаас гадна эвтектик хайлмалын үндсэн төлөв нь нөлөөлөх чухал хүчин зүйл юм. Өндөр температур, хэт халалтыг удаан хугацаанд хадгалах нь анхны цөм алга болох эсвэл буурах, эвтектик кластерын тоог багасгах, диаметрийг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг. Тарилгын эмчилгээ нь үндсэн төлөв байдлыг ихээхэн сайжруулж, эвтектик кластерын тоог нэмэгдүүлэх боломжтой. Хөргөлтийн хурд нь эвтектик кластеруудын тоонд маш тодорхой нөлөө үзүүлдэг. Хөргөх хурдан байх тусам эвтектик бөөгнөрөл ихэсдэг.
5. Эвтектик кластерын тоо нь эвтектик мөхлөгийн зузааныг шууд илэрхийлдэг. Ерөнхийдөө нарийн ширхэгтэй үр тариа нь металлын гүйцэтгэлийг сайжруулж чаддаг. Химийн найрлага, бал чулууны төрөл ижил гэсэн үндэслэлээр эвтектик бөөгнөрөл ихсэх тусам суналтын бат бэх нэмэгддэг, учир нь эвтектик бөөгнөрөл ихсэх тусам эвтектик бөөгнөрөл дэх бал чулуун хуудас нарийхан болж, бат бэхийг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч цахиурын агууламж нэмэгдэхийн хэрээр эвтектик бүлгүүдийн тоо мэдэгдэхүйц нэмэгдэж байгаа боловч хүч чадал нь оронд нь буурдаг; Цутгамал төмрийн хүч нь хэт халалтын температур (1500 ℃ хүртэл) нэмэгдэх тусам нэмэгддэг боловч энэ үед эвтектик бүлгийн тоо мэдэгдэхүйц буурдаг. Урт хугацааны тарилгын эмчилгээний үр дүнд үүссэн эвтектик бүлгийн тоо өөрчлөгдөх хууль ба хүч чадлын өсөлтийн хоорондын хамаарал нь үргэлж ижил хандлагатай байдаггүй. Si, Ba агуулсан FeSi-тай тарилгын аргаар олж авсан бат бэх нь CaSi-тай харьцуулахад өндөр боловч цутгамал төмрийн эвтектик бүлгийн тоо CaSi-ээс хамаагүй бага байна. Эвтектик бүлгүүдийн тоо нэмэгдэхийн хэрээр цутгамал төмрийн агшилтын хандлага нэмэгддэг. Жижиг хэсгүүдэд агшилт үүсэхээс урьдчилан сэргийлэхийн тулд эвтектик бүлгүүдийн тоог 300~400/см2-аас бага хэмжээгээр хянах шаардлагатай.
6. Графитжуулсан тарилгад хэт хөргөлтийг дэмждэг хайлшийн элементүүдийг (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) нэмснээр цутгамал төмрийн хэт хөргөлтийн түвшинг сайжруулж, ширхэгийг боловсронгуй болгож, аустенитийн хэмжээг нэмэгдүүлж, үүсэлтийг дэмжинэ. перлит. Нэмэгдсэн гадаргуугийн идэвхтэй элементүүдийг (Te, Bi, 5b) графит бөөмийн гадаргуу дээр шингээж, графитын өсөлтийг хязгаарлаж, бал чулууны хэмжээг багасгаж, иж бүрэн механик шинж чанарыг сайжруулах, жигд байдлыг сайжруулах, зохион байгуулалтын зохицуулалтыг нэмэгдүүлэх зорилгод хүрэх боломжтой. Энэ зарчмыг өндөр нүүрстөрөгчийн цутгамал төмрийн (тоормосны эд анги гэх мэт) үйлдвэрлэлийн практикт ашигласан.
Шуудангийн цаг: 2024 оны 6-р сарын 05-ны хооронд
