วิธีการผลิตชิ้นส่วนเหล็กหล่อสีเทาที่มีความแข็งแรงสูงโดยไม่ต้องเติมโลหะมีค่า เช่น โลหะผสม

ผังกระบวนการโดยละเอียดในการผลิตเหล็กหล่อสีเทาความแข็งแรงสูง HT300 โดยไม่มีการผสม

ขั้นตอนที่ 1: ส่วนผสมและการถลุง - การวางรากฐาน

1. วัสดุเตาเผาที่เลือก: เหล็กหล่อ: ใช้เหล็กหล่อที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือเหล็กหล่อคุณภาพสูงซึ่งมีองค์ประกอบธาตุต่ำ (เช่น Ti, V, As, Sb เป็นต้น) ธาตุเหล่านี้อาจรบกวนรูปร่างของกราไฟท์ ซึ่งไม่เอื้อต่อการเพิ่มความแข็งแรง ขนาดบล็อกเหล็กควรสม่ำเสมอ เศษเหล็ก: สัดส่วนการเติมจะต้องเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยปกติจะคิดเป็น 30% -40% ของประจุเตาหลอม การใช้เศษเหล็กสะอาดที่มีคาร์บอนต่ำและมีกำมะถันต่ำ เช่น ชิ้นส่วนปั๊มขึ้นรูป เศษเหล็กคาร์บอน ฯลฯ มีวัตถุประสงค์เพื่อเจือจางคาร์บอนและสิ่งเจือปนในเหล็กหลอมเหลว วัสดุรีไซเคิล: ใช้สปรูและของเสียแบบหล่อยี่ห้อเดียวกันเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบมีความเสถียร ควบคุมสัดส่วนและความสะอาดอย่างเคร่งครัดเพื่อหลีกเลี่ยงไม่ให้มีสิ่งเจือปนมากเกินไป 2. การคำนวณส่วนผสมที่แม่นยำ: แนวคิดหลัก: เทียบเท่าคาร์บอนต่ำ เป้าหมายคือการควบคุมปริมาณคาร์บอนเทียบเท่า (CE) ภายในช่วงแคบๆ ที่ 3.8% ถึง 4.0% อย่างเคร่งครัด คาร์บอน (C): ค่าเป้าหมายตั้งไว้ที่ 2.9% -3.2% ระงับปริมาณคาร์บอนด้วยเศษเหล็กในสัดส่วนที่สูง ซิลิคอน (Si): ซิลิคอนตั้งต้นในเตาเผาจะถูกควบคุมที่ 1.2% -1.5% ทำให้เหลือพื้นที่เพิ่มขึ้นเพียงพอสำหรับการฟักตัวในภายหลัง ความสมดุลระหว่างแมงกานีส (Mn) และซัลเฟอร์ (S) เป็นสิ่งสำคัญ เป้าหมายคือการควบคุมปริมาณกำมะถันระหว่าง 0.07% ถึง 0.12% จากนั้นคำนวณปริมาณแมงกานีสที่เติมตามสูตร Mn% γ 1.7 × S%+0.3% ด้วยเหตุนี้ ปริมาณแมงกานีสจึงมักจะอยู่ระหว่าง 0.8% ถึง 1.0% สิ่งนี้ทำให้มั่นใจได้ถึงการก่อตัวของสารประกอบ MnS ที่เป็นประโยชน์และส่งเสริมการก่อตัวของเพิร์ลไลต์ ฟอสฟอรัส (P): ต้องจำกัดอย่างเคร่งครัดให้ต่ำกว่า 0.08% เนื่องจากฟอสฟอรัสสามารถลดความเหนียวและความแข็งแรงของเหล็กหล่อได้ 3. การหลอมที่อุณหภูมิสูง: เตาเหนี่ยวนำความถี่ปานกลางใช้สำหรับการหลอมเพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบสม่ำเสมอและการควบคุมอุณหภูมิที่แม่นยำ อุณหภูมิการกรีดต้องสูงกว่า 1520 ℃ วัตถุประสงค์ของการหลอมที่อุณหภูมิสูงคือเพื่อลดปริมาณก๊าซ (ไฮโดรเจน ไนโตรเจน) ของเหล็กหลอมเหลวให้เหลือน้อยที่สุด ลอยสิ่งเจือปนที่ไม่ใช่โลหะจนเต็มเพื่อให้ได้เหล็กหลอมเหลวบริสุทธิ์ จัดเตรียมความร้อนสำรองที่เพียงพอสำหรับการแปรรูปและการเทในภายหลัง

ขั้นตอนที่ 2: การบำบัดและการเทเตาเบื้องต้น - การควบคุมที่แม่นยำ

1. การวิเคราะห์และการปรับส่วนประกอบเตาเผาอย่างรวดเร็ว: นำตัวอย่างของเหลวที่เป็นเหล็กสำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมหรือการวิเคราะห์เชิงความร้อนเพื่อให้ได้ปริมาณจริงของ C, Si, Mn, P และ S อย่างรวดเร็ว ปรับแต่งอย่างละเอียดตามผลลัพธ์เพื่อให้แน่ใจว่าองค์ประกอบทั้งหมดอยู่ภายในหน้าต่างเป้าหมาย โดยเฉพาะปริมาณคาร์บอนที่เทียบเท่ากัน 2. การฟักตัวอย่างมีประสิทธิภาพ นี่คือจิตวิญญาณของกระบวนการทั้งหมด ภายใต้สภาวะที่เทียบเท่ากับคาร์บอนต่ำ แนวโน้มของเหล็กหลอมเหลวต่อราสีขาวจะสูงมาก และจำเป็นต้องกำจัดราสีขาวและปรับปรุงแกรไฟต์ด้วยการฉีดวัคซีนที่รุนแรง การเลือกหัวเชื้อ: เลือกหัวเชื้อที่มีความทนทานต่อการสลายตัวและความสามารถในการเกิดนิวคลีเอชั่นสูง เช่น สตรอนเทียม (Sr) - ที่มีเฟอร์โรซิลิกอน หรือแบเรียม (Ba) - ที่มีเฟอร์โรซิลิกอน กระบวนการฟักตัว: การนำวิธีการปลูกเชื้อแบบไหลมาใช้ ในขณะที่เหล็กหลอมเหลวไหลจากทัพพีไปยังถ้วยเท เครื่องป้อนเชื้อโดยเฉพาะจะใช้ในการเติมหัวเชื้อที่มีขนาดอนุภาค 0.2-0.7 มม. อย่างสม่ำเสมอให้กับการไหลของเหล็กหลอมเหลว ปริมาณการเติม: ควบคุมที่ 0.3% -0.5% (โดยน้ำหนักของเหล็กหลอมเหลว) ผลกระทบ: การฟักตัวทันทีสามารถให้แกนคริสตัลกราไฟท์จำนวนมากก่อนการแข็งตัวของเหล็กหลอมเหลว จึงได้กราไฟท์ชนิด A (เกล็ดละเอียด การกระจายตัวสม่ำเสมอ) และป้องกันการปรากฏตัวของซีเมนต์ที่ขอบได้อย่างมีประสิทธิภาพ การปรับแต่งกราไฟท์จะนำไปสู่การปรับแต่งเมทริกซ์เพิร์ลไลต์โดยตรง 3. การควบคุมการเทและการทำความเย็น: อุณหภูมิในการเท: เพื่อให้มั่นใจว่าเติมได้เพียงพอ จะใช้อุณหภูมิในการเทที่ต่ำกว่า โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 1320 ℃ ถึง 1350 ℃ การหล่อที่อุณหภูมิต่ำจะช่วยเพิ่มความเย็นอันเดอร์คูลและปรับแต่งกลุ่มยูเทคติก กระบวนการหล่อ: วิธีที่นิยมใช้คือการหล่อเหล็กเคลือบทราย ซึ่งเป็นเทคนิคที่มีประสิทธิภาพสูงสุดเพื่อให้ได้ความแข็งแรงสูง ใช้แม่พิมพ์โลหะ (แบบเหล็ก) เป็นรูปทรงภายนอก และปิดพื้นผิวการทำงานด้วยบุทรายหนา 4-8 มิลลิเมตร กระบวนการนี้สามารถปรับปรุงความเร็วการทำความเย็นได้อย่างมากและบังคับให้เหล็กหลอมแข็งตัวอย่างรวดเร็ว ข้อดีของการระบายความร้อนอย่างรวดเร็ว: สะเก็ดหมึกที่มีความละเอียดมาก การปรับปรุงระยะห่างระหว่างชั้นของเพิร์ลไลต์อย่างมากเป็นกุญแจสำคัญในการปรับปรุงความแข็งแกร่ง ทำให้โครงสร้างโดยรวมของการหล่อมีความหนาแน่นและสม่ำเสมอมากขึ้น การใช้เหล็กเย็น: สำหรับการหล่อทรายธรรมดา จำเป็นต้องวางเหล็กเย็นภายนอกอย่างเหมาะสมในส่วนที่หนาและร้อนของการหล่อเพื่อบังคับให้ชิ้นส่วนเหล่านี้แข็งตัวพร้อมกันกับชิ้นส่วนที่มีผนังบาง ป้องกันการหดตัวและการคลายตัว และปรับแต่งโครงสร้างท้องถิ่น

ระยะที่สาม: การประมวลผลภายหลังและการตรวจสอบ

1. การทำความสะอาดทรายและการบำบัดความร้อน: หลังจากการหล่อแข็งตัวแล้ว จะถูกทิ้งไว้ในแม่พิมพ์เป็นระยะเวลานานพอสมควรจนกระทั่งอุณหภูมิต่ำกว่าอุณหภูมิการเปลี่ยนเฟส จากนั้นจึงเติมทรายลงในกล่องเพื่อหลีกเลี่ยงความเครียดภายในที่มากเกินไป ดำเนินการอบอ่อนเพื่อบรรเทาความเครียด โดยปกติจะอยู่ที่อุณหภูมิ 520 ℃ -550 ℃ ค้างไว้ 2-4 ชั่วโมง จากนั้นจึงทำให้เย็นด้วยเตาเผา ความสนใจเป็นพิเศษ: อุณหภูมิการหลอมต้องไม่เกิน 720 ℃ มิฉะนั้นเกล็ดละเอียดเช่นไข่มุกจะเกิดการทรงกลม ส่งผลให้ความแข็งแรงและความแข็งลดลง 2. การตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวด: คุณสมบัติทางกล: แท่งทดสอบแบบหล่อเดี่ยวหรือแบบติดตั้งจะถูกเทไปตามเส้น และวัดความต้านทานแรงดึงบนเครื่องทดสอบอเนกประสงค์เพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรมากกว่า 300MPa การตรวจสอบทางโลหะวิทยา: ตรวจสอบโครงสร้างทางโลหะวิทยาของชิ้นงานทดสอบหรือแถบทดสอบ องค์กรเป้าหมายคือ: ≥ 95% ของลาเมลลาร์เพิร์ลไลต์ละเอียด+กราไฟท์ชนิด A ที่มีการกระจายสม่ำเสมอขนาดเล็ก (แนะนำให้ใช้กราไฟท์ที่มีความยาว 3-4 เกรด) + ไม่มีซีเมนต์อิสระ การทดสอบความแข็ง: วัดความแข็งของ Brinell บนตัวหล่อ ความแข็งของ HT300 ที่ไม่มีโลหะผสมมักจะอยู่ระหว่าง 190-220HBW ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ปกติ

สรุปและเคล็ดลับหลัก:

ความสำเร็จในการผลิต HT300 ที่ปราศจากโลหะผสมนั้นอาศัยห่วงโซ่ที่แม่นยำของส่วนประกอบที่เชื่อมต่อกัน: วัสดุเตาเผาที่มีความบริสุทธิ์สูง + สูตรเทียบเท่ากับคาร์บอนต่ำ + การหลอมบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิสูง + ความสมดุล Mn/S ที่แม่นยำ + การบ่มอย่างมีประสิทธิภาพทันที + บังคับให้เย็นลงอย่างรวดเร็ว การสูญเสียการควบคุมใด ๆ ในลิงค์เหล่านี้อาจนำไปสู่ความแข็งแกร่งไม่เพียงพอหรือลักษณะของเฟสที่แข็งและเปราะ นี่เป็นกระบวนการที่ต้องใช้การจัดการและการดำเนินการทางเทคนิคที่สูงมาก แต่เมื่อเชี่ยวชาญแล้ว จะสามารถลดต้นทุนการผลิตและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขันของผลิตภัณฑ์ได้อย่างมาก