Bagaimana cara memproduksi komponen besi cor kelabu berkekuatan tinggi tanpa menambahkan logam mulia seperti paduan?

Alur proses terperinci untuk memproduksi besi cor kelabu berkekuatan tinggi HT300 tanpa paduan

Fase 1: Bahan dan Peleburan - Meletakkan Fondasi

1. Bahan tungku pilihan: pig iron: digunakan pig iron dengan kemurnian tinggi atau pig iron berkualitas tinggi, yang ditandai dengan kandungan elemen jejak yang rendah (seperti Ti, V, As, Sb, dll.). Elemen jejak ini dapat mengganggu morfologi grafit, sehingga tidak kondusif untuk peningkatan kekuatan. Ukuran balok besi harus seragam. Baja bekas: Proporsi penambahan perlu ditingkatkan secara signifikan, biasanya mencapai 30% -40% dari biaya tungku. Penggunaan baja bekas bersih rendah karbon dan sulfur rendah, seperti bagian stamping, limbah baja karbon, dll, bertujuan untuk mengencerkan karbon dan kotoran pada besi cair. Bahan daur ulang: Gunakan sariawan dan limbah coran dengan merek yang sama untuk memastikan komposisi stabil. Kontrol secara ketat proporsi dan kebersihannya untuk menghindari terlalu banyak kotoran. 2. Perhitungan bahan yang akurat: Ide inti: Setara rendah karbon. Tujuannya adalah untuk mengontrol secara ketat setara karbon (CE) dalam kisaran sempit 3,8% hingga 4,0%. Karbon (C): Nilai target ditetapkan sebesar 2,9% -3,2%. Menekan kandungan karbon melalui sebagian besar besi tua. Silikon (Si): Silikon awal dalam tungku dikontrol pada 1,2% -1,5%, menyisakan ruang tambahan yang cukup untuk perlakuan inkubasi selanjutnya. Keseimbangan antara mangan (Mn) dan sulfur (S) sangat penting. Tujuannya adalah untuk mengontrol kandungan sulfur antara 0,07% dan 0,12%, kemudian menghitung jumlah mangan yang ditambahkan sesuai rumus Mn% ≈ 1,7 × S%+0,3%. Berdasarkan hal tersebut, kandungan mangan biasanya antara 0,8% dan 1,0%. Hal ini memastikan pembentukan senyawa MnS yang bermanfaat dan mendorong pembentukan perlit. Fosfor (P): Harus dibatasi secara ketat di bawah 0,08%, karena fosfor dapat mengurangi ketangguhan dan kekuatan besi tuang. 3. Peleburan suhu tinggi: Tungku induksi frekuensi menengah digunakan untuk peleburan untuk memastikan komposisi seragam dan kontrol suhu yang tepat. Suhu penyadapan harus di atas 1520 ℃. Tujuan peleburan suhu tinggi adalah untuk sepenuhnya mengurangi kandungan gas (hidrogen, nitrogen) dari besi cair. Inklusi non-logam mengapung sepenuhnya untuk mendapatkan besi cair murni. Sediakan cadangan panas yang cukup untuk pemrosesan dan penuangan selanjutnya.

Fase 2: Perawatan dan penuangan sebelum tungku - kontrol yang presisi

1. Analisis cepat dan penyesuaian komponen tungku: Ambil sampel cairan besi untuk analisis spektral atau analisis termal untuk segera mendapatkan kandungan aktual C, Si, Mn, P, dan S. Sesuaikan hasil untuk memastikan bahwa semua elemen berada dalam jendela target, terutama setara karbon. 2. Perawatan inkubasi yang efisien: Ini adalah inti dari keseluruhan proses. Dalam kondisi setara karbon rendah, kecenderungan besi cair terhadap jamur putih sangat tinggi, dan jamur putih perlu dihilangkan dan grafit dimurnikan melalui inokulasi yang kuat. Pemilihan inokulan: Pilih inokulan yang memiliki ketahanan kuat terhadap peluruhan dan kemampuan nukleasi, seperti strontium (Sr) - mengandung ferrosilikon atau barium (Ba) - mengandung ferrosilikon. Proses inkubasi: Mengadopsi metode inokulasi aliran. Pada saat besi cair mengalir dari sendok ke cangkir tuang, pengumpan inokulasi khusus digunakan untuk menambahkan inokulan secara seragam dengan ukuran partikel 0,2-0,7 mm ke aliran besi cair. Jumlah penambahan: dikontrol pada 0,3% -0,5% (berdasarkan berat besi cair). Efek: Inkubasi sesaat dapat menghasilkan inti kristal grafit dalam jumlah besar sebelum besi cair mengeras, sehingga memperoleh grafit tipe A (serpihan halus, distribusi seragam) dan secara efektif mencegah munculnya sementit di tepinya. Penghalusan grafit secara langsung mengarah pada penghalusan matriks perlit. 3. Kontrol penuangan dan pendinginan: Suhu penuangan: Untuk memastikan pengisian yang cukup, suhu penuangan yang lebih rendah digunakan, biasanya antara 1320 ℃ dan 1350 ℃. Pengecoran suhu rendah membantu meningkatkan pendinginan bawah dan menyempurnakan gugus eutektik. Proses pengecoran: Metode yang disukai adalah pengecoran besi berlapis pasir, yang merupakan teknik paling efektif untuk mencapai kekuatan tinggi. Gunakan cetakan logam (jenis besi) sebagai bentuk luarnya, dan lapisi permukaan kerjanya dengan lapisan pasir setebal 4-8 milimeter. Proses ini dapat sangat meningkatkan kecepatan pendinginan dan memaksa besi cair mengeras dengan cepat. Keuntungan pendinginan cepat: serpihan tinta sangat halus. Menyempurnakan jarak antar lapisan perlit adalah kunci untuk meningkatkan kekuatan. Jadikan keseluruhan struktur pengecoran lebih padat dan seragam. Penggunaan besi dingin: Untuk pengecoran pasir biasa, besi dingin eksternal harus ditempatkan secara wajar di bagian pengecoran yang tebal dan panas untuk memaksa bagian tersebut mengeras secara serempak dengan bagian berdinding tipis, mencegah penyusutan dan kendor, dan menyempurnakan struktur lokal.

Fase Tiga: Pasca Pemrosesan dan Inspeksi

1. Pembersihan pasir dan perlakuan panas: Setelah pengecoran mengeras, dibiarkan di dalam cetakan selama jangka waktu yang cukup hingga berada di bawah suhu transisi fasa, kemudian kotak diisi dengan pasir untuk menghindari tekanan internal yang berlebihan. Lakukan stress relief annealing, biasanya pada suhu 520 ℃ -550 ℃, tahan selama 2-4 jam, lalu dinginkan dengan tungku. Perhatian khusus: Suhu anil tidak boleh melebihi 720 ℃, jika tidak, serpihan halus seperti mutiara akan mengalami spheroidisasi, yang mengakibatkan penurunan kekuatan dan kekerasan. 2. Pemeriksaan kualitas yang ketat: Sifat mekanis: Batang uji cor tunggal atau terpasang dituangkan di sepanjang garis, dan kekuatan tarik diukur pada mesin uji universal untuk memastikan stabilitas lebih dari 300MPa. Pemeriksaan metalografi: Periksa struktur metalografi spesimen atau batang uji. Organisasi sasarannya adalah: ≥ 95% perlit pipih halus+grafit tipe A kecil dan terdistribusi merata (lebih disukai panjang grafit 3-4 tingkatan)+tidak ada sementit bebas. Uji kekerasan: Ukur kekerasan Brinell pada badan pengecoran. Kekerasan HT300 tanpa paduan biasanya antara 190-220HBW, yang merupakan fenomena normal.

Ringkasan dan tip inti:

Keberhasilan produksi HT300 bebas paduan bergantung pada rantai komponen yang saling terkait secara tepat: bahan tungku dengan kemurnian tinggi+formula setara rendah karbon+peleburan murni suhu tinggi+keseimbangan Mn/S yang presisi+inkubasi seketika yang efisien+pendinginan cepat paksa. Hilangnya kendali pada salah satu mata rantai ini dapat menyebabkan kekuatan yang tidak mencukupi atau munculnya fase keras dan rapuh. Ini adalah proses yang memerlukan manajemen dan pelaksanaan teknis yang sangat tinggi, namun jika dikuasai, proses ini dapat mengurangi biaya produksi secara signifikan dan meningkatkan daya saing produk.