Блок-графитовые дефекты ковкого чугуна являются одним из распространенных структурных дефектов в деталях из ковкого чугуна толстого и большого сечения, ковкого чугуна с высоким содержанием кремния и аустенитных деталей из ковкого чугуна. Он оказывает большое влияние на механические свойства отливок, которые заключаются в следующем: Предел прочности: В зависимости от объемной доли блочного графита в структуре предел прочности отливки снижается на 20–40%. Удлинение: будет уменьшено на 50%~80%. Ударная вязкость: будет снижена на 50%.
Основными причинами образования фрагментированного графита являются:
1. Способность к зародышеобразованию первичного графита или эвтектического графита слабая:
Из-за плохих условий охлаждения графитовое ядро выпадает в осадок, а затем растворяется. В это время переохлажденная железная жидкость будет преимущественно выделять первичные аустенитные дендриты и расти, а между аустенитными дендритами образуются взаимосвязанные, узкие и длинные остаточные жидкости. Атомы C в этих остаточных жидкостях пересыщены. В этом случае атомы C могут осаждаться только при позднем затвердевании остаточной жидкости железа. Из-за ограничений окружающего твердого аустенита он не может осаждаться, как обычный сферический графит, а может только быстро зарождаться и свободно расти, образуя многоразветвленный фрагментированный графит, распределенный вдоль дендритов аустенита.
2. Чрезмерное содержание редкоземельных элементов и вредных элементов, таких как сера: обычно появляется при использовании шихты высокой чистоты.
Микросегрегация некоторых элементов также считается важным фактором, вызывающим фрагментацию графита. В частности, сегрегация редкоземельного элемента Ce может привести к образованию фрагментированного графита на границе раздела аустенита и жидкой фазы, когда эвтектическая реакция близка к конечной точке. Однако конкретный механизм требует дальнейшего изучения.
Для предотвращения образования фрагментированных дефектов графита в ковком чугуне можно принять следующие меры:
1. Оптимизируйте температуру заливки, чтобы избежать чрезмерно высоких или низких температур заливки, которые оказывают неблагоприятное воздействие на морфологию графита. Вообще говоря, температуру заливки следует контролировать в соответствующем диапазоне, чтобы гарантировать полное осаждение графита и формирование хорошей сферической формы.
2. Строго контролируйте состав расплавленного железа, включая углеродный эквивалент, содержание кремния, остаточное количество редкоземельных элементов и магния и т. д., чтобы гарантировать, что они находятся в соответствующем диапазоне, чтобы избежать таких дефектов, как плавающий графит и фрагментированный графит.
3. Используйте сильный модификатор (кремний-барий Ba4-6) и примените процесс мгновенной отсроченной инокуляции (кремний-стронций Sr1-1.2), который может не только дать расплавленному железу большое количество частиц сердцевины. , но также предотвратить распад прививки, обеспечить наличие достаточного количества графитовых шариков в ковком чугуне во время эвтектического затвердевания и уменьшить дефекты графитации.
4. Улучшите компактность и однородность песчаной формы, убедитесь, что литейная форма имеет достаточную жесткость, и избегайте дефектов графитации, вызванных деформацией песчаной формы.
5. Рационально спроектируйте систему заливки и стояк, чтобы расплавленный металл мог плавно заполнять форму и последовательно затвердевать, чтобы уменьшить возникновение дефектов, таких как усадочные полости и усадка.
6. Термическая обработка отливок, такая как отжиг или нормализация, для дальнейшего улучшения морфологии графита и структуры матрицы, а также улучшения характеристик отливок.
Для обработки отливок толстого и большого сечения, помимо использования тяжелых редкоземельных сфероидизаторов, относительно устойчивых к рецессии, необходимо также использовать соответствующее количество высокоэффективных композиционных модификаторов для многократных модификаций. Способность зарождения и роста графита в расплавленном железе можно в определенной степени улучшить, чтобы предотвратить его рецессию, что может эффективно решить проблему фрагментированного графита.
