Condiciones para la realización de fundición nodular sin contrahuella

1 Las características de solidificación del hierro dúctil.
Los diferentes métodos de solidificación del hierro fundido nodular y el hierro fundido gris son causados ​​por los diferentes métodos de crecimiento del grafito nodular y el grafito en escamas.

En el hierro gris hipoeutéctico, el grafito comienza a precipitarse en el borde de la austenita primaria. Los dos lados de la hoja de grafito están rodeados de austenita y absorben el grafito de la austenita para espesar. La punta de la hoja de grafito está en el líquido. Crece absorbiendo grafito.

En el hierro fundido nodular, debido a que el grafito es esférico, las bolas de grafito comienzan a absorber el grafito después de la precipitación. El líquido circundante se convierte en austenita sólida y rodea las bolas de grafito debido a la disminución de la cantidad de w (C); Rodeado de austenita, el único carbono que se puede absorber de la austenita es relativamente limitado, mientras que el carbono en el líquido se difunde lentamente en la bola de grafito a través del sólido, y estar rodeado de austenita limita su crecimiento; por lo tanto, aunque el equivalente de carbono del hierro fundido nodular es mucho más alto que el del hierro fundido gris, la grafitización del hierro fundido nodular es más difícil, por lo que no hay suficiente expansión de grafitización para compensar la contracción de solidificación; por lo tanto, el hierro fundido nodular tiende a encogerse.

Además, el grosor de la capa de austenita que envuelve la bola de grafito es generalmente 1.4 veces el diámetro de la bola de grafito. Es decir, cuanto más grande es la bola de grafito, más gruesa es la capa de austenita y más difícil es que el carbono del líquido se transfiera a la bola de grafito a través de la austenita. Genial [1].

La razón fundamental por la que el hierro dúctil con bajo contenido de silicio es propenso a la boca blanca es también el método de solidificación del hierro dúctil. Como se mencionó anteriormente, debido a la dificultad de grafitización del hierro dúctil, no hay suficiente calor latente de cristalización generado por grafitización para ser liberado en el molde, lo que aumenta el grado de sobreenfriamiento, y el grafito no tiene tiempo para precipitarse para formarse. cementita. Además, la fundición de grafito esferoidal tiene un rápido crecimiento y declive, que es también uno de los factores que son extremadamente propensos al sobreenfriamiento [1].

2 Condiciones para fundición nodular sin colada vertical

No es difícil ver a partir de las características de solidificación del hierro dúctil que es más difícil lograr una fundición sin tubo ascendente para piezas de hierro dúctil. Basado en mis muchos años de experiencia práctica en producción, el autor ha hecho algunas generalizaciones y resúmenes sobre las condiciones requeridas para que el hierro fundido nodular realice el proceso de fundición sin contrahuellas y las compartió con sus colegas aquí.

2.1 Selección de la composición de hierro fundido

2.1.1 Equivalente de carbono (CE)

En las mismas condiciones, el grafito diminuto es fácil de disolver en hierro fundido y no es fácil de cultivar; a medida que crece el grafito, la tasa de crecimiento del grafito también se vuelve más rápida, por lo que el grafito primario se produce antes del eutéctico en el hierro fundido para promover la solidificación del eutéctico. La grafitización es muy ventajosa. El hierro fundido con composición hipereutéctica puede cumplir tales condiciones, pero el valor de CE excesivamente alto hace que el grafito crezca antes de que el eutéctico se solidifique, y cuando crece hasta cierto tamaño, el grafito comienza a flotar, provocando defectos de flotación del grafito. En este momento, la expansión de volumen causada por la grafitización solo hará que aumente el nivel de hierro fundido, lo que no solo no tiene sentido para la alimentación de la pieza fundida, sino también porque el grafito absorbe una gran cantidad de carbono cuando está en estado líquido. , hará que el hierro fundido se solidifique cuando se solidifique el eutéctico. La baja cantidad de w (C) en el medio no puede producir suficiente grafito eutéctico y no puede compensar la contracción causada por la solidificación eutéctica. La práctica ha demostrado que es ideal poder controlar el valor de CE entre 4.30% y 4.50%.

2.1.2 Silicio (Si)

En general, se cree que en las aleaciones de Fe-C-Si, el Si es un elemento de grafitización, y una gran cantidad de w (Si) es beneficiosa para la expansión de la grafitización y puede reducir la aparición de cavidades de contracción. Pocas personas saben que el Si dificulta la grafitización por solidificación eutéctica. Por lo tanto, no importa desde la perspectiva de alimentar o prevenir la generación de grafito fragmentado, siempre que la boca blanca pueda prevenirse con medidas como el refuerzo de la inoculación, la cantidad de w (Si) debe reducirse tanto como sea posible.

2.1.3 Carbono (C)

Bajo la condición de un valor de CE razonable, aumente la cantidad de w (C) tanto como sea posible. Los hechos han demostrado que el contenido de w (C) del hierro dúctil se controla en 3.60% ~ 3.70%, y la pieza fundida tiene la tasa de contracción más pequeña.

2.1.4 Azufre (S)

S es el elemento principal que dificulta la esferoidización del grafito. El propósito principal de la esferoidización es eliminar S. Sin embargo, el rápido crecimiento y declive del hierro fundido nodular está directamente relacionado con la baja cantidad de w (S); por lo tanto, es necesaria una cantidad apropiada de w (S). La cantidad de w (S) se puede controlar en aproximadamente 0.015%, y el efecto de nucleación del MgS se puede usar para aumentar las partículas del núcleo de grafito para aumentar el número de esferas de grafito y reducir la disminución [2].

2.1.5 Magnesio (Mg)

El Mg también es un elemento que dificulta la grafitización, por lo que bajo la premisa de que la tasa de esferoidización puede llegar a más del 90%, el Mg debe ser lo más bajo posible. Bajo la condición de que el hierro fundido original w (O) yw (S) no sean altos, el contenido de w (Mg) residual se puede controlar dentro de 0.03% ~ 0.04% es el más ideal.

2.1.6 Otros elementos

Mn, P, Cr y otros elementos que dificultan la grafitización son lo más bajos posible.

Preste atención a la influencia de oligoelementos, como el Ti. Cuando la cantidad de w (Ti) es baja, es un elemento que promueve fuertemente la grafitización. Al mismo tiempo, el Ti es un elemento que forma carburos y un elemento que afecta la esferoidización y promueve la producción de grafito vermicular. Por lo tanto, cuanto menor sea la cantidad de w (Ti), mejor. La compañía del autor tuvo una vez un proceso de casting sin elevador muy maduro. Debido a la escasez temporal de materias primas, se utilizó arrabio con un contenido de aw (Ti) de 0.1%. Las piezas fundidas producidas no solo tenían contracción superficial, sino que también aparecieron tipos concentrados en el interior después del procesamiento. Contracción.

En resumen, las materias primas puras son beneficiosas para mejorar la capacidad de autoalimentación del hierro dúctil.

2.2 Temperatura de vertido

Los experimentos han demostrado que la temperatura de vertido del hierro dúctil de 1 ° C a 350 ° F no tiene un efecto obvio sobre el volumen de contracción de la pieza fundida, pero la morfología de la cavidad de contracción cambia gradualmente de tipo concentrado a tipo disperso. El tamaño de las bolas de grafito aumenta gradualmente con el aumento de la temperatura de vertido y el número de bolas de grafito disminuye gradualmente. Por lo tanto, no es necesario exigir una temperatura de vertido demasiado baja. Siempre que el molde sea lo suficientemente fuerte para resistir la presión estática del hierro fundido, la temperatura de vertido puede ser más alta. El hierro fundido se usa para calentar el molde para reducir el grado de subenfriamiento durante la solidificación eutéctica, de modo que la grafitización tenga tiempo suficiente para continuar. Sin embargo, la velocidad de vertido debe ser lo más rápida posible para minimizar la diferencia de temperatura del hierro fundido en el molde [1500].

2.3 Planchar en frío

Según la experiencia del autor en el uso de hierro frío y el análisis teórico anterior, la afirmación de que el hierro frío puede eliminar los defectos de contracción no es exacta. Por un lado, el uso local de hierro frío (como piezas perforadas) solo puede transferir la cavidad de contracción en lugar de eliminarla; por otro lado, el uso de plancha fría en un área grande puede lograr el efecto de reducir la alimentación o no subir. El aumento inconsciente de la resistencia del molde en lugar del hierro frío reduce la contracción por solidificación líquida o eutéctica. De hecho, si se usa demasiado el hierro frío, afectará el crecimiento de la bola de grafito y el grado de grafitización, por el contrario agravará la contracción.

2.4 Resistencia y rigidez del molde

Dado que el hierro dúctil elige principalmente una composición eutéctica o hipereutéctica, el hierro fundido necesita más tiempo para enfriarse a la temperatura eutéctica en el molde, es decir, la presión hidrostática del molde es más larga que la de la composición eutéctica. Si la fundición gris es más larga, el molde es más propenso a deformarse por compresión. Cuando el aumento de volumen causado por la expansión de la grafitización no puede compensar la contracción del líquido + la contracción por solidificación + el volumen de deformación del molde, las cavidades de contracción son inevitables. Por lo tanto, una rigidez suficiente del molde y una resistencia a la compresión son condiciones importantes para realizar una fundición sin contrahuellas. Hay muchos procesos de fundición de hierro recubierto de arena para darse cuenta de que la fundición sin elevador es la prueba de esta teoría.

2.5 Tratamiento de inoculación

El poderoso inoculante y el proceso de inoculación de retardo instantáneo no solo pueden proporcionar al hierro fundido una gran cantidad de partículas centrales, sino que también evitan que la inoculación disminuya y pueden garantizar que el hierro dúctil tenga suficientes bolas de grafito durante la solidificación eutéctica; las bolas de grafito grandes y pequeñas se reducen La distancia de transferencia de C en el líquido al núcleo de grafito acelera la velocidad de grafitización. En poco tiempo, una gran cantidad de solidificación eutéctica puede liberar más calor latente de cristalización, reducir el grado de sobreenfriamiento y prevenir la generación de bocas blancas, pero también puede fortalecer la expansión de la grafitización. por lo tanto. La inoculación fuerte es esencial para mejorar la capacidad de autoalimentación del hierro dúctil.

2.6 Filtración de hierro líquido

Después de filtrar el hierro fundido, se filtran algunas inclusiones oxidadas, de modo que se mejora la microfluidez del hierro fundido y se puede reducir la probabilidad de contracción microscópica.

2.7 Módulo de colada

Dado que la fundición dúctil perlítica recién fundida necesita añadir elementos que impidan la grafitización, esto afectará al grado de grafitización y tendrá un cierto impacto en la realización de la autoalimentación de las piezas fundidas. Por lo tanto, hay introducciones de datos. La fundición sin contrahuellas es adecuada para grafitos dúctiles por debajo de QT500. hierro fundido. Además, el módulo determinado por la forma y el tamaño de la pieza fundida debe ser de al menos 3.1 cm.

Vale la pena señalar que es difícil lograr una colada sin contrahuellas de piezas fundidas de placas con un espesor de menos de 50 mm.

También hay información de que la condición para realizar el proceso de fundición sin contrahuellas para hierro fundido nodular por encima de QT500 es que su módulo debe ser superior a 3.6 cm.

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