延性鉄のグラファイト結節の直径と長さ、および延性鉄部の品質との関係
1.延性鉄と国家基準のグラファイト結節の直径と長さ
従来の延性鉄では、グラファイト結節の直径は通常、数ミクロンと数十ミクロンの間にあります。たとえば、いくつかの一般的な延性鉄部品の場合、グラファイト結節の平均直径は約10〜30ミクロンである可能性があります。
GB/T 9441-2009「延性鉄の金属学的検査」標準によれば、グラファイト結節のサイズは6グレードに分割され、グレード1は最大で、平均直径は25μmを超えています。グレード6は最小で、平均直径は6.3μm未満です。さまざまなアプリケーションシナリオには、グラファイト結節のサイズに関する要件が異なります。たとえば、より高い要件を持つ一部の自動車部品では、グラファイト結節は、鋳物の機械的特性と耐摩耗性を改善するために、より小さく、より均一である必要がある場合があります。
一般的に言えば、グラファイト結節のサイズが3 -6μmの場合、延性鉄の包括的な性能は比較的優れています。この時点で、グラファイトボールは小さく均等に分布しているため、ストレスを効果的に分散させ、亀裂の膨張を妨げ、材料の強度、靭性、延性を改善できます。同時に、小型のグラファイトボールにはマトリックスのある大きな結合領域があり、界面の熱抵抗が小さく、これは熱伝導を助長し、鋳鉄の表面硬度をより均一にし、耐摩耗性を改善します。
金属検査の観点から見ると、GB/T 9441-2009「延性鉄の金属学的検査」標準によると、5〜7のグラファイトボールサイズは通常、ほとんどのアプリケーションシナリオで延性鉄の包括的なパフォーマンスの要件を満たすことができます。延性鉄パイプなどの特定の延性鉄製品では、グラファイトのサイズは一般に6〜7で、スフェロイド化レベルは1〜3に制御され、紡績率は80％以上であり、材料が良好な機械的特性、延性、腐食抵抗を得ることができます。
ただし、延性鉄の最適なグラファイトボールサイズは、特定のアプリケーションシナリオ、生産プロセス、材料組成などの複数の要因の影響も受けます。実際の生産では、特定の状況に応じて調整および最適化する必要があります。
2。鋳造鉄のグラファイトボールのサイズが鋳造の性能に及ぼす影響は何ですか？
延性鉄のグラファイトボールのサイズは、そのパフォーマンスに多くの特定の影響を及ぼします。これは、主に次の側面に反映されています。
機械的特性
強度：グラファイトボールが小さく、均等に分布している場合、ストレスをより効果的に分散させ、亀裂の膨張を妨げ、延性鉄の強度を高くすることができます。小さな-サイズのグラファイトボールとマトリックスの間の結合面積は比較的大きいため、応力伝達はより均一であり、外力に抵抗する材料の能力が強化されます。
靭性と延性：小さなグラファイトボールは、鋳鉄のマトリックスをより連続させることができます。外力にさらされると、マトリックスはより均等に変形し、それにより材料の靭性と延性を改善することができます。大きな-サイズのグラファイトボールは、より大きな「欠陥」に相当します。これは、力を発生させるとストレス集中を引き起こす傾向があり、材料の早期骨折と靭性と延性の低下をもたらします。
耐摩耗性
グラファイトボールが小さく、均等に分布すると、鋳鉄の表面硬度がより均一になります。摩擦プロセス中は、局所的な摩耗が過度に摩耗するのは容易ではなく、耐摩耗性が優れています。同時に、小さなグラファイトボールはマトリックスにほとんど切断効果があり、マトリックスは負荷をよりよくサポートし、摩耗に抵抗できます。摩耗溝は、大きなグラファイトボールの周りに簡単に形成され、材料の摩耗を加速します。
耐食性
小さく均一なグラファイトボールは、より密度の高い酸化物膜を形成し、延性鉄の耐食性を改善するのに役立ちます。小さなグラファイトボールは均等に分布しているため、鋳鉄の微細構造はより均一です。腐食性環境では、局所腐食セルを形成するのは容易ではなく、腐食速度が遅くなります。大きなグラファイトボールは、鋳鉄の不均一な微細構造を引き起こす可能性があり、グラファイトボールとマトリックスの間の界面は腐食の出発点になり、腐食抵抗が低下します。
パフォーマンスの処理
グラファイトボールは小さく、処理中、ツールへの影響は小さく、処理の表面の品質は良好であり、ツールの摩耗は比較的小さく、処理効率の改善と処理コストの削減に役立ちます。大きなグラファイトボールは、処理面の粗さを増加させる可能性があり、エッジの崩壊などの欠陥を引き起こし、処理の精度と表面の品質に影響を与えます。
3。鋳造の耐摩耗性に対する延性鉄のグラファイトボールのサイズの影響は次のとおりです。
小さなグラファイトボール：小さなサイズと均一な分布のグラファイトボールは、鋳鉄のマトリックスを良好な連続性と均一な硬度にすることができます。摩擦プロセス中、それは負荷を効果的にサポートすることができ、局所的なストレス集中と過度の摩耗を持つことは容易ではなく、耐摩耗性は良好です。同時に、小さなグラファイトボールはマトリックスにほとんど分裂効果があり、摩耗溝の形成を減らすことができ、それにより材料の耐摩耗性が改善されます。
大きなグラファイトボール：大きな-サイズのグラファイトボールは、材料の「欠陥」と同等であり、力を発生させるとストレス集中を引き起こすのは簡単です。摩擦プロセス中、摩耗溝は大きなグラファイトボールの周りに簡単に形成され、材料の摩耗が加速されます。さらに、大きなグラファイトボールは鋳鉄の微細構造を不均一にし、表面の硬度に大きな違いをもたらし、全体的な耐摩耗性を減らします。
4.延性鉄のグラファイトボールのサイズに影響する要因は何ですか？
化学組成
炭素とシリコンの含有量：炭素は、グラファイトの形成の主な要素です。炭素含有量が多いと、グラファイトボールの数が増加し、サイズが小さくなる可能性があります。シリコンはグラフィット化を促進することができ、適切な量のシリコンはグラファイト球を小さく均一にすることができます。ただし、シリコンの含有量が高すぎると、溶融鉄の流動性が低下し、グラファイト球の成長に影響します。
スフェロイド剤と接種剤：スフェロイド剤はグラファイトを球体に結晶化させ、適切な量のスフェロイド剤を追加すると、グラファイト球の丸さとサイズの均一性を確保できます。接種剤は、グラファイトのコアを増やし、グラファイト球の数を増やし、サイズを縮小することができます。
融解プロセス
鉄の液体温度：鉄の液体温度が高すぎると、グラファイト球が成長し、球体化が容易に減少します。温度が低すぎると、鉄の液体の流動性が低く、グラファイト球の均一な成長を助長しません。
融解時間：融解時間を適切に延長すると、鉄の液体組成がより均一になり、グラファイト球の均一な成長を助長します。ただし、時間が長すぎると、鉄の液体が酸化され、グラファイト球の形成と成長に影響します。
キャストプロセス
注ぐ温度：鋳造温度が高すぎる場合、グラファイト球体は凝固プロセス中に成長する時間が増え、その結果、サイズが大きくなります。注ぐ温度が低すぎると、溶融鉄の充填能力が低いため、冷たく閉じられたり、注入が不十分で、グラファイトボールの分布とサイズに影響を与えたりする可能性があります。
注ぎ速度：注ぐ速度が速すぎると、カビの空洞内の溶融鉄の流れが乱流され、グラファイトボールが洗浄されて衝突し、成長と分布に影響します。注ぎ速度が遅すぎると、溶融鉄がランナーで長い間冷却され、それが事前にグラファイトボールを形成し、不均一なグラファイトボールサイズをもたらす可能性があります。
冷却速度
高速冷却速度と大規模なスーパークーリングは、グラファイトボールの核生成速度を増加させ、グラファイトボールの数を増やし、サイズを縮小します。冷却速度が遅い場合、グラファイトボールは成長する時間が長くなり、サイズが増加します。実際の生産では、材料や壁の厚さなどの制御要因を制御することにより、冷却速度を調整できます。