Խոսեք մոխրագույն չուգունի մեջ յուրաքանչյուր տարրի դերի մասին

 

Մոխրագույն չուգունի մեջ սովորաբար օգտագործվող տարրերի դերը

1. Ածխածին և սիլիցիում. Ածխածինը և սիլիցիումը տարրեր են, որոնք մեծապես նպաստում են գրաֆիտացմանը: Ածխածնի համարժեքը կարող է օգտագործվել մոխրագույն չուգունի մետաղագրական կառուցվածքի և մեխանիկական հատկությունների վրա դրանց ազդեցությունը ցույց տալու համար: Ածխածնի համարժեքի ավելացումը հանգեցնում է նրան, որ գրաֆիտի փաթիլները դառնում են ավելի կոպիտ, քանակի ավելացում և ամրության և կարծրության նվազում: Ընդհակառակը, ածխածնի համարժեքի կրճատումը կարող է նվազեցնել գրաֆիտների քանակը, կատարելագործել գրաֆիտը և մեծացնել առաջնային ավստենիտի դենդրիտների քանակը՝ դրանով իսկ բարելավելով մոխրագույն չուգունի մեխանիկական հատկությունները։ Այնուամենայնիվ, ածխածնի համարժեքի կրճատումը կհանգեցնի ձուլման կատարողականի նվազմանը:

2. Մանգան. Մանգանն ինքնին տարր է, որը կայունացնում է կարբիդները և խանգարում գրաֆիտացմանը: Այն կայունացնում և մաքրում է մարգարիտը մոխրագույն չուգունի մեջ: Mn=0.5% -ից մինչև 1.0% միջակայքում մանգանի քանակի ավելացումը նպաստում է ամրության և կարծրության բարելավմանը:

3. Ֆոսֆոր. Երբ չուգունում ֆոսֆորի պարունակությունը գերազանցում է 0,02%-ը, կարող է առաջանալ միջգրանուլային ֆոսֆորի էվեկտիկա: Օստենիտի մեջ ֆոսֆորի լուծելիությունը շատ փոքր է։ Երբ թուջը պնդանում է, ֆոսֆորը հիմնականում մնում է հեղուկում: Երբ էվեկտիկական պնդացումը գրեթե ավարտված է, էվեկտիկական խմբերի միջև մնացած հեղուկ փուլային բաղադրությունը մոտ է եռակի էվեկտիկական կազմին (Fe-2%, C-7%, P): Այս հեղուկ փուլը պնդանում է մոտ 955℃ ջերմաստիճանում: Երբ թուջը պնդանում է, մոլիբդենը, քրոմը, վոլֆրամը և վանադիումը բաժանվում են ֆոսֆորով հարուստ հեղուկ փուլում՝ ավելացնելով ֆոսֆորի էվեկտիկական քանակությունը։ Երբ չուգունում ֆոսֆորի պարունակությունը բարձր է, բացի բուն ֆոսֆորի էվեկտիկայի վնասակար ազդեցությունից, այն նաև կնվազեցնի մետաղական մատրիցում պարունակվող համաձուլվածքային տարրերը՝ դրանով իսկ թուլացնելով համաձուլվածքի տարրերի ազդեցությունը: Ֆոսֆորային էվեկտիկական հեղուկը մռայլ է էվեկտիկական խմբի շուրջ, որը պնդանում և աճում է, և դժվար է համալրվել պնդացման կծկման ժամանակ, իսկ ձուլումը ավելի մեծ հակվածություն ունի փոքրանալու:

4. Ծծումբ: Այն նվազեցնում է հալված երկաթի հեղուկությունը և մեծացնում է ձուլվածքների տաք ճաքելու միտումը: Դա վնասակար տարր է ձուլման մեջ: Հետեւաբար, շատերը կարծում են, որ որքան ցածր է ծծմբի պարունակությունը, այնքան լավ: Իրականում, երբ ծծմբի պարունակությունը ≤0,05% է, այս տեսակի թուջը չի գործում մեր օգտագործած սովորական պատվաստանյութի համար: Պատճառն այն է, որ պատվաստումը շատ արագ քայքայվում է, իսկ ձուլվածքներում հաճախ հայտնվում են սպիտակ բծեր։

5. Պղինձ: Պղինձը մոխրագույն չուգունի արտադրության մեջ ամենատարածված համաձուլվածքային տարրն է: Հիմնական պատճառն այն է, որ պղինձն ունի ցածր հալման կետ (1083℃), հեշտ է հալվել և ունի լավ համաձուլման ազդեցություն: Պղնձի գրաֆիտացման ունակությունը կազմում է սիլիցիումի մոտ 1/5-ը, ուստի այն կարող է նվազեցնել չուգունի սպիտակ ձուլվածք ունենալու միտումը: Միևնույն ժամանակ, պղինձը կարող է նաև նվազեցնել ավստենիտի փոխակերպման կրիտիկական ջերմաստիճանը: Հետևաբար, պղինձը կարող է նպաստել մարգարիտի ձևավորմանը, մեծացնել մարգարիտի պարունակությունը և զտել պեռլիտը և ամրացնել այնտեղ գտնվող պեռլիտը և ֆերիտը, դրանով իսկ բարձրացնելով չուգունի կարծրությունն ու ամրությունը: Այնուամենայնիվ, որքան մեծ է պղնձի քանակը, այնքան լավ: Ավելացված պղնձի համապատասխան քանակությունը կազմում է 0,2%-ից 0,4%: Մեծ քանակությամբ պղինձ ավելացնելիս, միաժամանակ անագի և քրոմի ավելացումը վնասակար է կտրման աշխատանքի համար: Դա կհանգեցնի մատրիցային կառուցվածքում մեծ քանակությամբ սորբիտային կառուցվածքի առաջացմանը:

6. Քրոմ. Քրոմի համաձուլման ազդեցությունը շատ ուժեղ է, հիմնականում այն ​​պատճառով, որ քրոմի ավելացումը մեծացնում է հալած երկաթի սպիտակ ձուլվածք ունենալու միտումը, և ձուլումը հեշտ է նեղանալ, ինչի արդյունքում թափոններ են առաջանում: Հետեւաբար, քրոմի քանակությունը պետք է վերահսկվի: Մի կողմից, հույս կա, որ հալած երկաթը պարունակում է որոշակի քանակությամբ քրոմ՝ ձուլման ուժն ու կարծրությունը բարելավելու համար. Մյուս կողմից, քրոմը խստորեն վերահսկվում է ստորին սահմանում, որպեսզի կանխվի ձուլման փոքրացումը և չառաջացնելով ջարդոնի արագության բարձրացում: Ավանդական փորձը պնդում է, որ երբ նախնական հալած երկաթի քրոմի պարունակությունը գերազանցում է 0,35%-ը, դա մահացու ազդեցություն կունենա ձուլման վրա:

7. Մոլիբդեն. Մոլիբդենը տիպիկ միացություններ առաջացնող տարր է և ուժեղ մարգարիտ կայունացնող տարր: Այն կարող է կատարելագործել գրաֆիտը: Երբ ωMo<0.8%, մոլիբդենը կարող է զտել մարգարիտը և ամրացնել ֆերիտը պեռլիտի մեջ՝ դրանով իսկ արդյունավետորեն բարելավելով չուգունի ամրությունն ու կարծրությունը:

Պետք է նշել մոխրագույն չուգունի մի քանի խնդիրներ

1. Գերտաքացման ավելացումը կամ պահպանման ժամանակը կարող է ստիպել հալոցքում առկա տարասեռ միջուկները անհետանալ կամ նվազեցնել դրանց արդյունավետությունը՝ նվազեցնելով ավստենիտի հատիկների քանակը:

2. Տիտանը մոխրագույն չուգունի մեջ առաջնային ավստենիտը մաքրելու ազդեցություն ունի: Քանի որ տիտանի կարբիդները, նիտրիդները և կարբոնիտրիդները կարող են հիմք ծառայել ավստենիտի միջուկացման համար: Տիտանը կարող է մեծացնել ավստենիտի միջուկը և զտել աուստենիտի հատիկները: Մյուս կողմից, երբ հալած երկաթում Ti-ի ավելցուկ կա, երկաթի S-ը Mn-ի փոխարեն Ti-ի հետ կարձագանքի՝ TiS մասնիկներ առաջացնելու համար: TiS-ի գրաֆիտային միջուկն այնքան արդյունավետ չէ, որքան MnS-ը: Հետևաբար, էվեկտիկական գրաֆիտի միջուկի ձևավորումը հետաձգվում է, դրանով իսկ մեծացնելով առաջնային ավստենիտի տեղումների ժամանակը: Վանադիումը, քրոմը, ալյումինը և ցիրկոնիումը նման են տիտանին, քանի որ դրանք հեշտությամբ ձևավորվում են կարբիդներ, նիտրիդներ և կարբոնիտրիդներ և կարող են դառնալ ավստենիտի միջուկներ:

3. Էվեկտիկական կլաստերների քանակի վրա տարբեր պատվաստանյութերի ազդեցության մեծ տարբերություններ կան, որոնք դասավորված են հետևյալ հաջորդականությամբ՝ CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi: Sr կամ Ti պարունակող FeSi-ն ավելի թույլ է ազդում էվեկտիկական կլաստերների քանակի վրա։ Հազվագյուտ հողեր պարունակող պատվաստանյութերն ունեն լավագույն ազդեցությունը, և ազդեցությունն ավելի նշանակալի է, երբ ավելացվում է Al և N-ի հետ միասին:

4. Գրաֆիտ-ավստենիտ երկփուլ սիմբիոտիկ աճի հատիկները, որոնք ձևավորվել են գրաֆիտի միջուկներով որպես կենտրոն, կոչվում են էվեկտիկական կլաստերներ։ Գրաֆիտի ենթամանրադիտակային ագրեգատները, չհալված գրաֆիտի մնացորդային մասնիկները, գրաֆիտի փաթիլների առաջնային ճյուղերը, բարձր հալման կետով միացությունները և գազային ներդիրները, որոնք գոյություն ունեն հալած երկաթի մեջ և կարող են լինել էվտեկտիկ գրաֆիտի միջուկները, նույնպես էվեկտիկական կլաստերների միջուկներն են: Քանի որ էվեկտիկական միջուկը էվեկտիկական կլաստերի աճի մեկնարկային կետն է, էվեկտիկական կլաստերների թիվը արտացոլում է միջուկների քանակը, որոնք կարող են վերածվել գրաֆիտի էվտեկտիկ երկաթի հեղուկում։ Էվեկտիկական կլաստերների քանակի վրա ազդող գործոնները ներառում են քիմիական կազմը, հալված երկաթի հիմնական վիճակը և սառեցման արագությունը:
Քիմիական բաղադրության մեջ ածխածնի և սիլիցիումի քանակությունը կարևոր ազդեցություն ունի։ Որքան ավելի մոտ է ածխածնի համարժեքը էվեկտիկական կազմին, այնքան ավելի շատ են էվեկտիկական կլաստերները։ S-ը ևս մեկ կարևոր տարր է, որն ազդում է մոխրագույն չուգունի էվեկտիկական կլաստերների վրա: Ծծմբի ցածր պարունակությունը չի նպաստում էվեկտիկական կլաստերների ավելացմանը, քանի որ հալված երկաթի սուլֆիդը գրաֆիտի միջուկի կարևոր նյութն է: Բացի այդ, ծծումբը կարող է նվազեցնել միջերեսային էներգիան տարասեռ միջուկի և հալվածի միջև, այնպես որ ավելի շատ միջուկներ կարող են ակտիվանալ: Երբ W (S)-ը 0,03%-ից պակաս է, էվտեկտիկ կլաստերների թիվը զգալիորեն կրճատվում է, իսկ պատվաստման ազդեցությունը՝ նվազում։
Երբ Mn-ի զանգվածային բաժինը գտնվում է 2%-ի սահմաններում, Mn-ի քանակը մեծանում է, և համապատասխանաբար մեծանում է էվեկտիկական կլաստերների թիվը։ Nb-ն հեշտ է ածխածնի և ազոտի միացություններ առաջացնել հալած երկաթում, որը գործում է որպես գրաֆիտի միջուկ՝ էվեկտիկական կլաստերները մեծացնելու համար: Ti-ն և V-ը նվազեցնում են էվեկտիկական կլաստերների քանակը, քանի որ վանադիումը նվազեցնում է ածխածնի կոնցենտրացիան. տիտանը հեշտությամբ գրավում է S-ը MnS-ում և MgS-ում՝ ձևավորելով տիտանի սուլֆիդ, և նրա միջուկային ունակությունն այնքան արդյունավետ չէ, որքան MnS-ը և MgS-ը: Հալած երկաթում N-ն ավելացնում է էվեկտիկական կլաստերների թիվը։ Երբ N պարունակությունը 350 x10-6-ից պակաս է, դա ակնհայտ չէ։ Որոշակի արժեքը գերազանցելուց հետո գերսառեցումը մեծանում է, դրանով իսկ մեծացնելով էվեկտիկական կլաստերների թիվը։ Հալած երկաթի մեջ թթվածինը հեշտությամբ ձևավորում է տարբեր օքսիդներ որպես միջուկներ, ուստի թթվածնի ավելացմանը զուգընթաց ավելանում է էվեկտիկական կլաստերների թիվը։ Քիմիական բաղադրությունից բացի, էվեկտիկական հալոցի հիմնական վիճակը կարևոր ազդող գործոն է: Բարձր ջերմաստիճանի պահպանումը և գերտաքացումը երկար ժամանակ կհանգեցնեն սկզբնական միջուկի անհետացման կամ նվազման, էվեկտիկական կլաստերների քանակի կրճատման և տրամագծի ավելացմանը: Պատվաստման բուժումը կարող է մեծապես բարելավել հիմնական վիճակը և մեծացնել էվեկտիկական կլաստերների քանակը: Սառեցման արագությունը շատ ակնհայտ ազդեցություն ունի էվեկտիկական կլաստերների քանակի վրա։ Որքան արագ է սառչումը, այնքան ավելի շատ էվեկտիկական կլաստերներ կան:

5. Էվեկտիկական կլաստերների քանակն ուղղակիորեն արտացոլում է էվեկտիկական հատիկների հաստությունը: Ընդհանուր առմամբ, նուրբ հատիկները կարող են բարելավել մետաղների աշխատանքը: Նույն քիմիական բաղադրության և գրաֆիտի տիպի համաձայն, երբ էվեկտիկական կլաստերների քանակն ավելանում է, առաձգական ուժը մեծանում է, քանի որ էվեկտիկական կլաստերների գրաֆիտի թիթեղները ավելի նուրբ են դառնում, քանի որ էվեկտիկական կլաստերների քանակն ավելանում է, ինչը մեծացնում է ամրությունը: Այնուամենայնիվ, սիլիցիումի պարունակության աճի հետ էվեկտիկական խմբերի թիվը զգալիորեն ավելանում է, բայց դրա փոխարեն ուժը նվազում է. Չուգունի ուժը մեծանում է գերտաքացման ջերմաստիճանի բարձրացման հետ (մինչև 1500℃), սակայն այս պահին էվեկտիկական խմբերի թիվը զգալիորեն նվազում է։ Երկարատև պատվաստման հետևանքով առաջացած էվեկտիկական խմբերի թվի փոփոխության օրենքի և ուժի աճի միջև կապը միշտ չէ, որ ունի նույն միտումը: Si և Ba պարունակող FeSi-ով պատվաստման արդյունքում ստացված ուժն ավելի բարձր է, քան CaSi-ով ստացվածը, սակայն չուգունի էվեկտիկական խմբերի թիվը շատ ավելի քիչ է, քան CaSi-ն: Էվեկտիկական խմբերի քանակի ավելացման հետ մեծանում է չուգունի կծկման միտումը։ Փոքր մասերում կծկման ձևավորումը կանխելու համար էվեկտիկական խմբերի քանակը պետք է վերահսկվի 300~400/սմ2-ից ցածր:

6. Գրաֆիտացված պատվաստանյութերում համաձուլվածքի տարրերի ավելացումը (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb), որոնք նպաստում են գերսառեցմանը, կարող է բարելավել չուգունի գերսառեցման աստիճանը, մաքրել հատիկները, մեծացնել ավստենիտի քանակը և նպաստել մարգարիտ. Ավելացված մակերևութային ակտիվ տարրերը (Te, Bi, 5b) կարող են ներծծվել գրաֆիտի միջուկների մակերևույթի վրա՝ գրաֆիտի աճը սահմանափակելու և գրաֆիտի չափը նվազեցնելու համար, որպեսզի հասնեն համապարփակ մեխանիկական հատկությունների բարելավման, միատեսակության և կազմակերպչական կանոնակարգման բարձրացման նպատակին: Այս սկզբունքը կիրառվել է բարձր ածխածնային չուգունի (օրինակ՝ արգելակային մասերի) արտադրության պրակտիկայում: