เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของก้อนกราไฟท์ในเหล็กดัดและความสัมพันธ์ของพวกเขากับคุณภาพของชิ้นส่วนเหล็กดัด
1. เส้นผ่านศูนย์กลางและความยาวของก้อนกราไฟท์ในเหล็กดัดและมาตรฐานระดับชาติ
ในเหล็กดัดธรรมดาเส้นผ่านศูนย์กลางของก้อนกราไฟท์มักจะอยู่ระหว่างไม่กี่ไมครอนและหลายสิบไมครอน ตัวอย่างเช่นสำหรับชิ้นส่วนเหล็กดัดทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยของก้อนกราไฟท์อาจอยู่ที่ประมาณ 10-30 ไมครอน
ตาม GB/T 9441-2009 "การตรวจสอบ metallographic ของมาตรฐานเหล็กดัด" ขนาดของก้อนกราไฟท์แบ่งออกเป็น 6 เกรดโดยเกรด 1 เป็นที่ใหญ่ที่สุดโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยมากกว่า25μm; เกรด 6 เป็นขนาดเล็กที่สุดโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางเฉลี่ยน้อยกว่า6.3μm สถานการณ์แอปพลิเคชันที่แตกต่างกันมีข้อกำหนดที่แตกต่างกันสำหรับขนาดของก้อนกราไฟท์ ตัวอย่างเช่นในบางส่วนยานยนต์ที่มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นก้อนกราไฟท์อาจต้องมีขนาดเล็กลงและมีขนาดเท่ากันมากขึ้นเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลและความต้านทานการสึกหรอของการหล่อ
โดยทั่วไปเมื่อก้อนกราไฟท์มีขนาด 3 - ขนาด6μmประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของเหล็กดัดนั้นค่อนข้างยอดเยี่ยม ในเวลานี้ลูกกราไฟท์มีขนาดเล็กและกระจายอย่างสม่ำเสมอซึ่งสามารถกระจายความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพขัดขวางการขยายตัวของรอยแตกและปรับปรุงความแข็งแรงความเหนียวและความเหนียวของวัสดุ ในเวลาเดียวกันลูกกราไฟท์ขนาดเล็กมีพื้นที่พันธะขนาดใหญ่ที่มีเมทริกซ์และความต้านทานต่อความร้อนของอินเทอร์เฟซมีขนาดเล็กซึ่งเอื้อต่อการนำความร้อนและสามารถทำให้พื้นผิวของเหล็กหล่อมีความสม่ำเสมอมากขึ้นปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอ
จากมุมมองของการตรวจสอบโลหะตาม GB/T 9441-2009 "การตรวจสอบโลหะของเหล็กดัด" ขนาดลูกกราไฟท์ขนาด 5-7 สามารถตอบสนองความต้องการของประสิทธิภาพที่ครอบคลุมของเหล็กดัดในสถานการณ์แอปพลิเคชันส่วนใหญ่ ในผลิตภัณฑ์เหล็กดัดเฉพาะบางอย่างเช่นท่อเหล็กดัดขนาดโดยทั่วไปคือ 6-7 ระดับ spheroidization จะถูกควบคุมเป็น 1-3 และอัตราการทำให้เป็นทรงกลมสูงกว่าหรือเท่ากับ 80%ซึ่งสามารถเปิดใช้งานวัสดุเพื่อให้ได้คุณสมบัติเชิงกลที่ดี
อย่างไรก็ตามขนาดลูกกราไฟท์ที่ดีที่สุดของเหล็กดัดจะได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายอย่างเช่นสถานการณ์แอปพลิเคชันเฉพาะกระบวนการผลิตและองค์ประกอบของวัสดุ ในการผลิตจริงจะต้องมีการปรับและปรับให้เหมาะสมตามสถานการณ์เฉพาะ
2. ผลกระทบของขนาดของลูกกราไฟท์ในเหล็กดัดกับประสิทธิภาพของการหล่อคืออะไร?
ขนาดของลูกกราไฟท์ในเหล็กดัดมีเอฟเฟกต์เฉพาะมากมายต่อประสิทธิภาพของมันซึ่งส่วนใหญ่สะท้อนให้เห็นในด้านต่อไปนี้:
คุณสมบัติเชิงกล
ความแข็งแกร่ง: เมื่อลูกกราไฟท์มีขนาดเล็กและกระจายอย่างสม่ำเสมอพวกเขาสามารถกระจายความเครียดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นขัดขวางการขยายตัวของรอยแตกและทำให้ความแข็งแรงของเหล็กดัดสูงขึ้น เนื่องจากพื้นที่พันธะระหว่างลูกกราไฟท์ขนาดเล็ก - และเมทริกซ์มีขนาดค่อนข้างใหญ่การส่งความเครียดจึงมีความสม่ำเสมอมากขึ้นและความสามารถของวัสดุในการต้านทานแรงภายนอกจะเพิ่มขึ้น
ความเหนียวและความเหนียว: ลูกกราไฟท์ขนาดเล็กสามารถทำให้เมทริกซ์ของเหล็กหล่อต่อเนื่องมากขึ้น เมื่ออยู่ภายใต้แรงภายนอกเมทริกซ์สามารถทำให้เสียโฉมได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นดังนั้นจึงปรับปรุงความเหนียวและความเหนียวของวัสดุ ลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่ - มีขนาดใหญ่กว่า "ข้อบกพร่อง" ที่ใหญ่กว่าซึ่งมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดเมื่อถูกบังคับให้เกิดการแตกหักก่อนวัยอันควรของวัสดุและลดความเหนียวและความเหนียว
สึกหรอ
เมื่อลูกกราไฟท์มีขนาดเล็กและกระจายอย่างสม่ำเสมอความแข็งของพื้นผิวของเหล็กหล่อนั้นสม่ำเสมอกว่า ในระหว่างกระบวนการเสียดสีมันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะมีการสึกหรอในท้องถิ่นมากเกินไปและความต้านทานการสึกหรอดีกว่า ในเวลาเดียวกันลูกกราไฟท์ขนาดเล็กมีเอฟเฟกต์การตัดเพียงเล็กน้อยบนเมทริกซ์และเมทริกซ์สามารถรองรับโหลดและต้านทานการสึกหรอได้ดีขึ้น ร่องที่สวมใส่จะเกิดขึ้นได้ง่ายรอบลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่ซึ่งเร่งการสึกหรอของวัสดุ
ความต้านทานการกัดกร่อน
ลูกกราไฟท์ขนาดเล็กและสม่ำเสมอช่วยในการสร้างฟิล์มออกไซด์หนาแน่นและปรับปรุงความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็กดัด เนื่องจากมีการกระจายลูกกราไฟท์ขนาดเล็กอย่างเท่าเทียมกันโครงสร้างจุลภาคของเหล็กหล่อจึงมีความสม่ำเสมอมากขึ้น ในสภาพแวดล้อมที่มีการกัดกร่อนมันไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะสร้างเซลล์การกัดกร่อนในท้องถิ่นซึ่งจะทำให้อัตราการกัดกร่อนช้าลง ลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่อาจทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่ไม่สม่ำเสมอของเหล็กหล่อและส่วนต่อประสานระหว่างลูกกราไฟท์และเมทริกซ์นั้นง่ายต่อการกลายเป็นจุดเริ่มต้นของการกัดกร่อนลดความต้านทานการกัดกร่อน
ประสิทธิภาพการประมวลผล
ลูกกราไฟท์มีขนาดเล็กและในระหว่างการประมวลผลผลกระทบต่อเครื่องมือมีขนาดเล็กคุณภาพพื้นผิวของการประมวลผลนั้นดีและการสึกหรอของเครื่องมือนั้นค่อนข้างเล็กซึ่งเอื้อต่อการปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผลและลดต้นทุนการประมวลผล ลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่อาจเพิ่มความขรุขระของพื้นผิวการประมวลผลและแม้แต่ทำให้เกิดข้อบกพร่องเช่นการล่มสลายของขอบซึ่งส่งผลต่อความแม่นยำในการประมวลผลและคุณภาพพื้นผิว
3. อิทธิพลของขนาดของลูกกราไฟท์ของเหล็กดัดที่มีต่อความต้านทานการสึกหรอของการหล่อมีดังนี้:
ลูกกราไฟท์ขนาดเล็ก: ลูกกราไฟท์ที่มีขนาดเล็กและการกระจายแบบสม่ำเสมอสามารถทำให้เมทริกซ์ของเหล็กหล่อมีความต่อเนื่องที่ดีและความแข็งที่สม่ำเสมอมากขึ้น ในระหว่างกระบวนการเสียดสีสามารถรองรับภาระได้อย่างมีประสิทธิภาพและไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะมีความเข้มข้นของความเครียดในท้องถิ่นและการสึกหรอที่มากเกินไปและความต้านทานการสึกหรอก็ดี ในเวลาเดียวกันลูกกราไฟท์ขนาดเล็กมีผลกระทบเล็กน้อยต่อเมทริกซ์ซึ่งสามารถลดการก่อตัวของร่องการสึกหรอซึ่งจะเป็นการปรับปรุงความต้านทานการสึกหรอของวัสดุ
ลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่: ลูกบอลกราไฟท์ขนาดใหญ่ - มีขนาดเท่ากับ "ข้อบกพร่อง" ในวัสดุซึ่งง่ายต่อการทำให้เกิดความเข้มข้นของความเครียดเมื่อถูกบังคับ ในระหว่างกระบวนการเสียดสีการสึกหรอจะเกิดขึ้นได้ง่ายรอบ ๆ ลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่ซึ่งเร่งการสึกหรอของวัสดุ นอกจากนี้ลูกกราไฟท์ขนาดใหญ่จะทำให้โครงสร้างจุลภาคของเหล็กหล่อไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดความแตกต่างอย่างมากในความแข็งของพื้นผิวและลดความต้านทานการสึกหรอโดยรวม
4. ปัจจัยใดที่มีผลต่อขนาดของลูกกราไฟท์ในเหล็กดัด?
องค์ประกอบทางเคมี
ปริมาณคาร์บอนและซิลิกอน: คาร์บอนเป็นองค์ประกอบหลักในการก่อตัวของกราไฟท์ ด้วยปริมาณคาร์บอนสูงจำนวนลูกกราไฟท์จะเพิ่มขึ้นและขนาดอาจเล็กลง ซิลิคอนสามารถส่งเสริมการกราฟิกและซิลิคอนในปริมาณที่เหมาะสมสามารถทำให้ทรงกลมกราไฟท์เล็กและสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตามหากปริมาณซิลิกอนสูงเกินไปมันจะลดความไหลของเหล็กหลอมเหลวและส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตของทรงกลมกราไฟท์
Spheroidizer และ Inoculant: Spheroidizer สามารถทำให้กราไฟท์ตกผลึกเป็นทรงกลมและการเพิ่ม spheroidizer ในปริมาณที่เหมาะสมสามารถมั่นใจได้ถึงความกลมและขนาดที่สม่ำเสมอของทรงกลมกราไฟท์ inoculant สามารถเพิ่มแกนกราไฟท์เพิ่มจำนวนของทรงกลมกราไฟท์และลดขนาดของพวกเขา
กระบวนการหลอมละลาย
อุณหภูมิของเหลวเหล็ก: หากอุณหภูมิของเหลวเหล็กสูงเกินไปกราไฟท์ทรงกลมจะเติบโตและทำให้เกิดการลดลงของทรงกลมได้อย่างง่ายดาย หากอุณหภูมิต่ำเกินไปความลื่นไหลของของเหลวเหล็กนั้นไม่ดีซึ่งไม่เอื้อต่อการเจริญเติบโตของทรงกลมกราไฟท์อย่างสม่ำเสมอ
เวลาในการหลอมละลาย: การขยายเวลาการหลอมละลายอย่างเหมาะสมสามารถทำให้องค์ประกอบของเหลวเหล็กมีความสม่ำเสมอมากขึ้นซึ่งเอื้อต่อการเติบโตของทรงกลมกราไฟท์ อย่างไรก็ตามเวลาละลายที่ยาวเกินไปจะทำให้ของเหลวเหล็กออกซิไดซ์ส่งผลกระทบต่อการก่อตัวและการเจริญเติบโตของทรงกลมกราไฟท์
กระบวนการหล่อ
การเทอุณหภูมิ: หากอุณหภูมิการหล่อสูงเกินไปทรงกลมกราไฟท์จะมีเวลามากขึ้นในการเติบโตในระหว่างกระบวนการแข็งตัวส่งผลให้ขนาดใหญ่ขึ้น หากอุณหภูมิเทต่ำเกินไปความสามารถในการเติมของเหล็กหลอมเหลวนั้นไม่ดีซึ่งอาจทำให้เกิดข้อบกพร่องเช่นการปิดเย็นและการเทไม่เพียงพอส่งผลกระทบต่อการกระจายและขนาดของลูกกราไฟท์
ความเร็วในการเท: หากความเร็วในการเทเร็วเกินไปการไหลของเหล็กหลอมเหลวในโพรงแม่พิมพ์จะปั่นป่วนซึ่งจะทำให้ลูกกราไฟท์ถูกล้างและชนกันส่งผลกระทบต่อการเจริญเติบโตและการกระจาย หากความเร็วในการเทช้าเกินไปเหล็กหลอมเหลวจะเย็นลงเป็นเวลานานในนักวิ่งซึ่งอาจก่อให้เกิดลูกกราไฟท์ล่วงหน้าส่งผลให้มีขนาดลูกกราไฟท์ที่ไม่สม่ำเสมอ
ความเร็วในการระบายความร้อน
ความเร็วในการระบายความร้อนอย่างรวดเร็วและซุปเปอร์คูลขนาดใหญ่จะเพิ่มอัตราการเกิดนิวเคลียสของลูกกราไฟท์เพิ่มจำนวนลูกกราไฟท์และลดขนาด หากความเร็วในการระบายความร้อนช้าลูกกราไฟท์มีเวลามากขึ้นในการเติบโตและขนาดของพวกเขาจะเพิ่มขึ้น ในการผลิตจริงความเร็วในการระบายความร้อนสามารถปรับได้โดยการควบคุมปัจจัยเช่นวัสดุหล่อและความหนาของผนัง
