Come produrre parti in ghisa grigia ad alta resistenza senza aggiungere metalli preziosi come le leghe?

Flusso dettagliato del processo di produzione della ghisa grigia ad alta resistenza HT300 senza leghe

Fase 1: Ingredienti e fusione - Posa delle fondamenta

1. Materiali selezionati per il forno: ghisa: viene utilizzata ghisa di elevata purezza o ghisa di alta qualità, caratterizzata da un basso contenuto di oligoelementi (come Ti, V, As, Sb, ecc.). Questi oligoelementi possono interferire con la morfologia della grafite, il che non favorisce il miglioramento della resistenza. La dimensione del blocco di ferro dovrebbe essere uniforme. Rottami di acciaio: la percentuale di aggiunta deve essere aumentata in modo significativo, di solito pari al 30% -40% della carica del forno. L'uso di rottami di acciaio pulito a basso contenuto di carbonio e basso contenuto di zolfo, come parti stampate, scarti di acciaio al carbonio, ecc., mira a diluire il carbonio e le impurità nel ferro fuso. Materiali riciclati: utilizzare canali di colata e scarti della stessa marca per garantire una composizione stabile. Controllane rigorosamente le proporzioni e la pulizia per evitare di introdurre troppe impurità. 2. Calcolo accurato degli ingredienti: Idea fondamentale: equivalente a basso contenuto di carbonio. L’obiettivo è quello di controllare rigorosamente il carbonio equivalente (CE) entro un intervallo ristretto compreso tra il 3,8% e il 4,0%. Carbonio (C): il valore obiettivo è fissato al 2,9% -3,2%. Eliminazione del contenuto di carbonio attraverso un'elevata percentuale di rottami di acciaio. Silicio (Si): il silicio iniziale nel forno è controllato all'1,2% -1,5%, lasciando uno spazio incrementale sufficiente per il successivo trattamento di incubazione. L'equilibrio tra manganese (Mn) e zolfo (S) è cruciale. L'obiettivo è controllare il contenuto di zolfo tra lo 0,07% e lo 0,12% e quindi calcolare la quantità di manganese aggiunta secondo la formula Mn% ≈ 1,7 × S%+0,3%. In base a ciò, il contenuto di manganese è solitamente compreso tra lo 0,8% e l'1,0%. Ciò garantisce la formazione di composti MnS benefici e favorisce la formazione di perlite. Fosforo (P): deve essere rigorosamente limitato al di sotto dello 0,08%, poiché il fosforo può ridurre la tenacità e la resistenza della ghisa. 3. Fusione ad alta temperatura: per la fusione viene utilizzato un forno a induzione a media frequenza per garantire una composizione uniforme e un controllo preciso della temperatura. La temperatura di prelievo deve essere superiore a 1520 ℃. Lo scopo della fusione ad alta temperatura è ridurre completamente il contenuto di gas (idrogeno, azoto) del ferro fuso. Inclusioni non metalliche completamente flottanti per ottenere ferro fuso puro. Fornire sufficienti riserve di calore per la successiva lavorazione e colata.

Fase 2: Trattamento preforno e colata - controllo preciso

1. Analisi e regolazione rapide dei componenti del forno: prelevare campioni di ferro liquido per l'analisi spettrale o l'analisi termica per ottenere rapidamente il contenuto effettivo di C, Si, Mn, P e S. Ottimizzare in base ai risultati per garantire che tutti gli elementi siano all'interno della finestra target, in particolare l'equivalente di carbonio. 2. Trattamento di incubazione efficiente: questa è l'anima dell'intero processo. In condizioni equivalenti a basso contenuto di carbonio, la tendenza del ferro fuso a formare muffa bianca è estremamente elevata ed è necessario eliminare la muffa bianca e affinare la grafite attraverso una forte inoculazione. Selezione degli inoculanti: scegliere inoculanti con forte resistenza al decadimento e capacità di nucleazione, come lo stronzio (Sr) - contenente ferrosilicio o il bario (Ba) - contenente ferrosilicio. Processo di incubazione: adozione del metodo di inoculazione a flusso. Nel momento in cui il ferro fuso scorre dalla siviera alla tazza di colata, viene utilizzato un apposito alimentatore per inoculo per aggiungere uniformemente inoculanti con una dimensione delle particelle di 0,2-0,7 mm al flusso di ferro fuso. Quantità aggiunta: controllata allo 0,3% -0,5% (in peso di ferro fuso). Effetto: l'incubazione istantanea può fornire una grande quantità di nuclei di cristalli di grafite prima della solidificazione del ferro fuso, ottenendo così grafite di tipo A (scaglie fini, distribuzione uniforme) e prevenendo efficacemente la comparsa di cementite sui bordi. L'affinamento della grafite porta direttamente all'affinamento della matrice perlite. 3. Controllo del versamento e del raffreddamento: Temperatura di versamento: Con la premessa di garantire un riempimento sufficiente, viene utilizzata una temperatura di versamento più bassa, solitamente compresa tra 1320 ℃ e 1350 ℃. La colata a bassa temperatura aiuta ad aumentare il sottoraffreddamento e a perfezionare i cluster eutettici. Processo di fusione: il metodo preferito è la fusione della ghisa ricoperta di sabbia, che è la tecnica più efficace per ottenere un'elevata resistenza. Utilizzare uno stampo di metallo (tipo ferro) come forma esterna e coprire la superficie di lavoro con un rivestimento di sabbia spesso 4-8 millimetri. Questo processo può migliorare notevolmente la velocità di raffreddamento e forzare la rapida solidificazione del ferro fuso. I vantaggi del raffreddamento rapido: scaglie di inchiostro estremamente fini. Affinare notevolmente la spaziatura tra gli strati della perlite è la chiave per migliorarne la resistenza. Rendi la struttura complessiva della fusione più densa e uniforme. L'uso del ferro freddo: per la normale fusione in sabbia, è necessario posizionare ragionevolmente il ferro freddo esterno nelle parti spesse e calde della fusione per forzare queste parti a solidificarsi in modo sincrono con le parti a pareti sottili, prevenire il restringimento e l'allentamento e affinare la struttura locale.

Fase tre: post-elaborazione e ispezione

1. Pulizia della sabbia e trattamento termico: dopo che la fusione si è solidificata, viene lasciata nello stampo per un periodo di tempo sufficiente fino a quando non scende al di sotto della temperatura di transizione di fase, quindi la scatola viene riempita di sabbia per evitare eccessive sollecitazioni interne. Eseguire la ricottura di distensione, solitamente a una temperatura di 520 ℃ -550 ℃, mantenere per 2-4 ore e quindi raffreddare nel forno. Attenzione speciale: la temperatura di ricottura non deve superare i 720 ℃, altrimenti la perla a scaglie fini subirà sferoidizzazione, con conseguente diminuzione di resistenza e durezza. 2. Ispezione di qualità rigorosa: Proprietà meccaniche: lungo la linea vengono colate barre di prova singole o attaccate e la resistenza alla trazione viene misurata su una macchina di prova universale per garantire una stabilità di oltre 300 MPa. Esame metallografico: controllare la struttura metallografica del campione o della barra di prova. L'organizzazione target è: ≥ 95% di perlite lamellare fine+grafite di tipo A piccola e uniformemente distribuita (è preferibile una lunghezza della grafite di 3-4 gradi)+nessuna cementite libera. Prova di durezza: misurare la durezza Brinell sul corpo della fusione. La durezza dell'HT300 senza lega è solitamente compresa tra 190 e 220 HBW, il che è un fenomeno normale.

Riepilogo e suggerimenti fondamentali:

La produzione di successo di HT300 senza leghe si basa su una precisa catena di componenti interconnessi: materiale del forno ad elevata purezza+formula equivalente a basso contenuto di carbonio+fusione pura ad alta temperatura+bilanciamento Mn/S preciso+incubazione istantanea efficiente+raffreddamento rapido forzato. Qualsiasi perdita di controllo in uno qualsiasi di questi collegamenti può portare a una resistenza insufficiente o alla comparsa di fasi dure e fragili. Si tratta di un processo che richiede una gestione ed esecuzione tecnica estremamente elevata, ma una volta padroneggiato può ridurre significativamente i costi di produzione e migliorare la competitività del prodotto.