Који су ефекти високог или ниског силицијума на перформансе механичке обраде сивог ливеног гвожђа 200?

Утицај силицијума на обрадивост сивог ливеног гвожђа није једноставно „бољи“ или „гори“, већ постоји оптималан опсег.

Његов утицај се углавном огледа у следећим аспектима:

1. Позитиван утицај: промовише графитизацију и побољшава обрадивост. Основна функција: Силицијум је снажан графитизирајући елемент. Може да подстакне таложење угљеника у облику графита (уместо тврдог и крхког цементита Фе-Ц). Механизам: Графит је сам по себи добро чврсто мазиво. Током процеса сечења, изложени графит на тачки ломљења струготине може да обезбеди подмазивање између предње површине сечења и чипа, као и између задње површине сечења и обрађене површине, смањујући трење, силу резања и акумулацију топлоте. Резултат: Ово чини струготине склонијим ломљењу и штити алат, чиме се побољшава век трајања алата и глаткоћа површине. Најбољу обрадивост има сиви ливени гвожђе са перлитом као матрицом и уједначеним графитом А типа.

2. Негативни ефекти (недовољни или прекомерни): Низак садржај силицијума (<1,0%): Проблем: Недовољна способност графитизације може довести до стварања слободних карбида у одливцима, посебно у областима са танким зидовима или брзо хлађеним. Утицај на обрадивост: Цементит је веома тврд (>800ХБ) и представља озбиљну абразивну фазу. Његово присуство ће нагло повећати хабање алата, што ће довести до потешкоћа у обради и грубих површина. Ово је један од најгорих сценарија. Висок садржај силицијума (>2,8% -3,0%, у зависности од специфичне ситуације):

Проблем 1: Феритизација: Чврсти раствор силицијума у ​​фериту ће га ојачати и очврснути. Превише силицијума ће се стабилизовати и повећати количину феритне фазе, што ће резултирати смањењем укупне тврдоће, али повећањем жилавости матрице. Утицај на обрадивост: Ово је управо проблем са којим сте се раније сусрели. Мекана и чврста феритна матрица ће произвести феномен "прилепљивања алата" током сечења, формирајући наслаге струготине, што доводи до озбиљног хабања алата, површинског кидања и издужених струготина. Обрадивост се заправо погоршава.

Питање 2: Свеукупно очвршћавање матрице: Сам силицијум може повећати снагу и тврдоћу ферита. Када је садржај силицијума превисок, чак и без цементита, цела перлит+феритна матрица ће постати тврда због ојачања силицијума чврстим раствором, повећавајући отпорност на сечење.

Проблем 3: Погоршање морфологије графита: Превише силицијума може узроковати да графитне љуспице постану грубе или неравне, ослабе матрицу и утичу на ефекат ломљења струготине. Резиме криве утицаја силицијума на обрадивост: Обрадивост достиже свој максимум при умереном садржају силицијума. И прениска (производња цементита) и превисока (узрокујући формирање ферита или превелику чврстоћу матрице) могу да погоршају обрадивост. Одговарајући опсег контроле за силицијум у ХТ200 је најнижи разред сивог ливеног гвожђа, при чему „200“ представља затезну чврстоћу не мању од 200 МПа.

Дизајн композиције мора се фокусирати на испуњавање ове снаге као основног циља, уз истовремено разматрање перформанси ливења и обраде.

За ХТ200, уобичајени опсег контроле за силицијум је обично између 1,8% и 2,4%. Ово је класичан асортиман који балансира снагу, способност ливења и обрадивост.

2. Мора се разматрати у вези са садржајем угљеника: Концепт еквивалента угљеника (ЦЕ) је бесмислено расправљати само о силицијуму и мора се посматрати у спрези са угљеником (Ц). Користимо еквивалент угљеника за свеобухватну процену тенденције графитизације ливеног гвожђа: ЦЕ=Ц%+(Си%+П%)/3. За ХТ200, ЦЕ еквивалента угљеника се обично контролише између 3,9% и 4,2%. Циљ: Добити 100% перлитну матрицу + једнолико распоређен графит А типа без слободних карбида.

3. Стратегија дизајна композиције: Да би се обезбедила чврстоћа и добра обрадивост, дизајн композиције ХТ200 обично следи принцип „еквивалент високог угљеника+ниско легирање“ или „средњи еквивалент угљеника+инкубациони третман“. Опција А (погоднија за обрадивост): Усвојите ЦЕ близу горње границе (као што је 4,1-4,2%), што значи више Ц и Си, да бисте осигурали потпуно одсуство карбида и добру основу за обрадивост. Али да би се компензовало смањење чврстоће изазвано високим ЦЕ, можда ће бити потребно додати малу количину перлитних стабилизујућих елемената, као што су Сн (калај, 0,05-0,1%) или Цу (бакар, 0,3-0,6%). Ови елементи могу да рафинишу и стабилизују перлит, обезбеђујући да чврстоћа испуњава стандарде, а да не угрози обрадивост. Опција Б (економичнија): Усвојити умерени ЦЕ (као што је 3,9-4,0%), у комбинацији са ефикасним третманом инкубације. Третман плодности може ефикасно промовисати нуклеацију графита, чак и ако садржај Ц и Си није висок, може избећи бело ливење и добити мали графит А типа, чиме се обезбеђује чврстоћа и обрадивост.

Како одредити специфичан однос силицијума и угљеника за ХТ200 у оквиру контролног опсега односа силицијума и угљеника? Однос силицијума и угљеника треба узети у обзир у вези са еквивалентом угљеника (ЦЕ) и дебљином зида ливења. Еквивалент угљеника ЦЕ=Ц%+(Си%+П%)/3 Принцип: Док осигуравате да су захтеви за чврстоћу ХТ200 испуњени, покушајте да користите веће еквиваленте угљеника да бисте постигли боље перформансе ливења и обраде.

Предложени конкретни кораци:

Одредите циљни еквивалент угљеника (ЦЕ): За ХТ200, ЦЕ се обично контролише на 3,9% -4,1%, што је идеално. 2. Према стратегији одабира дебљине зида: За типичне делове са средњом дебљином зида (15-30 мм), може се користити већи ЦЕ (као што је 4,05%) и средњи до високи однос силицијума и угљеника (као што је 0,65-0,70). Ово обезбеђује добру организацију и одличну обрадивост. За дебље и веће ливење: Да би се спречила недовољна чврстоћа узрокована грубим графитом, ЦЕ (као што је 3,95%) и однос силицијум-угљеника (као што је 0,60-0,65) се могу на одговарајући начин смањити, а мала количина перлит стабилизирајућих елемената (као што су Цу, Сн) се може користити у комбинацији. За тање ливење: Да би се спречило бело ливење, однос ЦЕ и силицијум угљеника се може на одговарајући начин повећати (као што је 0,70-0,75) да би се побољшала способност графитизације.

Пример дизајна састојака претпоставља циљни ЦЕ од 4,0% и циљни однос силицијума и угљеника од 0,65. Можемо израчунати да ако је Ц=3,30%, онда је Си=3,30% × 0,65 ≈ 2,15%. Валидација ЦЕ=3,30+(2,15)/3 ≈ 3,30+0,72=4,02% (испуњава услове). Ово је веома класична и стабилна формула састојка ХТ200. На овој основи, оптимизација се може постићи финим подешавањем (као што је повећање Ц на 3,35%, Си на 2,20%, Си/Ц ≈ 0,66).