Roli i elementeve të përdorura zakonisht në gize gri
1.Karboni dhe silikoni: Karboni dhe silikoni janë elementë që nxisin fuqishëm grafitizimin. Ekuivalenti i karbonit mund të përdoret për të ilustruar efektet e tyre në strukturën metalografike dhe vetitë mekanike të gize gri. Rritja e ekuivalentit të karbonit bën që thekonet e grafitit të bëhen më të trashë, të rriten në numër dhe të ulen në forcë dhe fortësi. Përkundrazi, zvogëlimi i ekuivalentit të karbonit mund të zvogëlojë numrin e grafiteve, të rafinojë grafitin dhe të rrisë numrin e dendriteve primare të austenitit, duke përmirësuar kështu vetitë mekanike të gize gri. Megjithatë, reduktimi i ekuivalentit të karbonit do të çojë në një ulje të performancës së derdhjes.
2. Mangani: Vetë mangani është një element që stabilizon karbitet dhe pengon grafitizimin. Ka efektin e stabilizimit dhe rafinimit të perlitit në gize gri. Në rangun nga Mn=0.5% deri në 1.0%, rritja e sasisë së manganit është e favorshme për përmirësimin e forcës dhe fortësisë.
3. Fosfori: Kur përmbajtja e fosforit në gizë kalon 0,02%, mund të ndodhë eutektik ndërgranular i fosforit. Tretshmëria e fosforit në austenite është shumë e vogël. Kur giza ngurtësohet, fosfori në thelb mbetet në lëng. Kur ngurtësimi eutektik është pothuajse i plotë, përbërja e mbetur e fazës së lëngshme midis grupeve eutektike është afër përbërjes eutektike treshe (Fe-2%, C-7%, P). Kjo fazë e lëngshme ngurtësohet në rreth 955℃. Kur giza ngurtësohet, molibdeni, kromi, tungsteni dhe vanadiumi ndahen të gjithë në fazën e lëngshme të pasur me fosfor, duke rritur sasinë e fosforit eutektik. Kur përmbajtja e fosforit në gizë është e lartë, përveç efekteve të dëmshme të vetë eutektikës së fosforit, ajo gjithashtu do të zvogëlojë elementët aliazh që përmbahen në matricën metalike, duke dobësuar kështu efektin e elementeve aliazh. Lëngu eutektik i fosforit është i butë rreth grupit eutektik që ngurtësohet dhe rritet, dhe është e vështirë të rimbushet gjatë tkurrjes së ngurtësimit, dhe derdhja ka një tendencë më të madhe për t'u tkurrur.
4.Squfuri: Redukton rrjedhshmërinë e hekurit të shkrirë dhe rrit tendencën e derdhjeve për t'u çarë të nxehtë. Është një element i dëmshëm në derdhjet. Prandaj, shumë njerëz mendojnë se sa më e ulët të jetë përmbajtja e squfurit, aq më mirë. Në fakt, kur përmbajtja e squfurit është ≤0,05%, ky lloj gize nuk funksionon për inokulantin e zakonshëm që përdorim. Arsyeja është se inokulimi prishet shumë shpejt dhe shpesh shfaqen njolla të bardha në kallëp.
5.Bakri: Bakri është elementi lidhës më i zakonshëm i shtuar në prodhimin e gize gri. Arsyeja kryesore është se bakri ka një pikë të ulët shkrirjeje (1083℃), shkrihet lehtë dhe ka një efekt të mirë aliazh. Aftësia e grafitizimit të bakrit është rreth 1/5 e asaj të silikonit, kështu që mund të zvogëlojë tendencën e gizës për të pasur një gizë të bardhë. Në të njëjtën kohë, bakri gjithashtu mund të zvogëlojë temperaturën kritike të transformimit të austenitit. Prandaj, bakri mund të nxisë formimin e perlitit, të rrisë përmbajtjen e perlitit dhe të rafinojë perlitin dhe të forcojë perlitin dhe ferritin në të, duke rritur kështu fortësinë dhe forcën e gize. Megjithatë, sa më e lartë të jetë sasia e bakrit, aq më mirë. Sasia e duhur e bakrit të shtuar është 0.2% deri në 0.4%. Kur shtoni një sasi të madhe bakri, shtimi i kallajit dhe kromit në të njëjtën kohë është i dëmshëm për performancën e prerjes. Do të bëjë që një sasi e madhe e strukturës së sorbitit të prodhohet në strukturën e matricës.
6.Kromi: Efekti aliazh i kromit është shumë i fortë, kryesisht sepse shtimi i kromit rrit prirjen e hekurit të shkrirë për të pasur një derdhje të bardhë, dhe derdhja është e lehtë për t'u tkurrur, duke rezultuar në mbeturina. Prandaj, sasia e kromit duhet të kontrollohet. Nga njëra anë, shpresohet që hekuri i shkrirë të përmbajë një sasi të caktuar kromi për të përmirësuar forcën dhe fortësinë e derdhjes; nga ana tjetër, kromi kontrollohet rreptësisht në kufirin e poshtëm për të parandaluar tkurrjen e derdhjes dhe rritjen e shkallës së skrapit. Përvoja tradicionale thotë se kur përmbajtja e kromit në hekurin e shkrirë origjinal kalon 0,35%, kjo do të ketë një efekt fatal në derdhje.
7. Molibden: Molibdeni është një element tipik që formon përbërjen dhe një element i fortë stabilizues i perlitit. Mund të përsosë grafitin. Kur ωMo<0.8%, molibden mund të rafinojë perlitin dhe të forcojë ferritin në perlit, duke përmirësuar në mënyrë efektive forcën dhe fortësinë e gize.
Duhet të theksohen disa çështje në gize gri
1. Rritja e mbinxehjes ose zgjatja e kohës së mbajtjes mund të bëjë që bërthamat heterogjene ekzistuese në shkrirje të zhduken ose të zvogëlojnë efektivitetin e tyre, duke zvogëluar numrin e kokrrave të austenitit.
2.Titani ka efektin e rafinimit të austenitit primar në gize gri. Sepse karbidet, nitridet dhe karbonitridet e titanit mund të shërbejnë si bazë për bërthamimin e austenitit. Titani mund të rrisë thelbin e austenitit dhe të rafinojë kokrrat e austenitit. Nga ana tjetër, kur ka tepricë Ti në hekurin e shkrirë, S në hekur do të reagojë me Ti në vend të Mn për të formuar grimca TiS. Bërthama grafit e TiS nuk është aq efektive sa ajo e MnS. Prandaj, formimi i bërthamës së grafitit eutektik vonohet, duke rritur kështu kohën e reshjeve të austenitit primar. Vanadiumi, kromi, alumini dhe zirkoniumi janë të ngjashëm me titanin në atë që janë të lehtë për të formuar karbide, nitride dhe karbonitride, dhe mund të bëhen bërthama austeniti.
3. Ka dallime të mëdha në efektet e inokulantëve të ndryshëm në numrin e grupimeve eutektike, të cilat janë të renditura në rendin e mëposhtëm: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. FeSi që përmban Sr ose Ti ka një efekt më të dobët në numrin e grupimeve eutektike. Inokulantët që përmbajnë toka të rralla kanë efektin më të mirë dhe efekti është më domethënës kur shtohet në kombinim me Al dhe N. Ferrosilicon që përmban Al dhe Bi mund të rrisë fuqishëm numrin e grupimeve eutektike.
4. Kokrrat e rritjes simbiotike dyfazore grafit-austenit të formuara me bërthama grafiti në qendër quhen grupe eutektike. Agregatet submikroskopike të grafitit, grimcat e mbetura të grafitit të pashkrirë, degët primare të flakëve të grafitit, përbërjet me pikë shkrirjeje të lartë dhe përfshirjet e gazit që ekzistojnë në hekurin e shkrirë dhe mund të jenë bërthamat e grafitit eutektik janë gjithashtu bërthama të grupimeve eutektike. Meqenëse bërthama eutektike është pika fillestare e rritjes së grupit eutektik, numri i grupimeve eutektike pasqyron numrin e bërthamave që mund të rriten në grafit në lëngun e hekurit eutektik. Faktorët që ndikojnë në numrin e grupimeve eutektike përfshijnë përbërjen kimike, gjendjen thelbësore të hekurit të shkrirë dhe shkallën e ftohjes.
Sasia e karbonit dhe silicit në përbërjen kimike ka një ndikim të rëndësishëm. Sa më afër përbërjes eutektike të jetë ekuivalenti i karbonit, aq më shumë grupe eutektike ka. S është një tjetër element i rëndësishëm që ndikon në grupimet eutektike të gize gri. Përmbajtja e ulët e squfurit nuk është e favorshme për rritjen e grupimeve eutektike, sepse sulfidi në hekurin e shkrirë është një substancë e rëndësishme e bërthamës së grafitit. Përveç kësaj, squfuri mund të zvogëlojë energjinë ndërfaqesore midis bërthamës heterogjene dhe shkrirjes, në mënyrë që të mund të aktivizohen më shumë bërthama. Kur W (S) është më pak se 0.03%, numri i grupimeve eutektike zvogëlohet ndjeshëm dhe efekti i inokulimit zvogëlohet.
Kur pjesa masive e Mn është brenda 2%, sasia e Mn rritet, dhe numri i grupimeve eutektike rritet në përputhje me rrethanat. Nb është e lehtë për të gjeneruar komponimet e karbonit dhe azotit në hekurin e shkrirë, i cili vepron si një bërthamë grafiti për të rritur grupimet eutektike. Ti dhe V zvogëlojnë numrin e grupimeve eutektike sepse vanadiumi redukton përqendrimin e karbonit; titani kap lehtësisht S në MnS dhe MgS për të formuar sulfid titanium, dhe aftësia e tij bërthamore nuk është aq efektive sa MnS dhe MgS. N në hekurin e shkrirë rrit numrin e grupimeve eutektike. Kur përmbajtja N është më e vogël se 350 x10-6, nuk është e qartë. Pas tejkalimit të një vlere të caktuar, superftohja rritet, duke rritur kështu numrin e grupimeve eutektike. Oksigjeni në hekurin e shkrirë formon lehtësisht përfshirje të ndryshme oksidi si bërthama, kështu që me rritjen e oksigjenit, rritet numri i grupimeve eutektike. Përveç përbërjes kimike, gjendja thelbësore e shkrirjes eutektike është një faktor i rëndësishëm ndikues. Ruajtja e temperaturës së lartë dhe mbinxehja për një kohë të gjatë do të bëjë që bërthama origjinale të zhduket ose të zvogëlohet, të zvogëlojë numrin e grupimeve eutektike dhe të rrisë diametrin. Trajtimi me inokulim mund të përmirësojë shumë gjendjen thelbësore dhe të rrisë numrin e grupimeve eutektike. Shpejtësia e ftohjes ka një efekt shumë të dukshëm në numrin e grupimeve eutektike. Sa më i shpejtë të jetë ftohja, aq më shumë grupe eutektike ka.
5. Numri i grupimeve eutektike pasqyron drejtpërdrejt trashësinë e kokrrizave eutektike. Në përgjithësi, kokrrat e imta mund të përmirësojnë performancën e metaleve. Nën premisën e së njëjtës përbërje kimike dhe lloj grafiti, me rritjen e numrit të grupimeve eutektike, rritet forca në tërheqje, sepse fletët e grafitit në grupimet eutektike bëhen më të imta me rritjen e numrit të grupimeve eutektike, gjë që rrit forcën. Megjithatë, me rritjen e përmbajtjes së silikonit, numri i grupeve eutektike rritet ndjeshëm, por forca zvogëlohet; forca e gizës rritet me rritjen e temperaturës së mbinxehjes (në 1500℃), por në këtë kohë, numri i grupeve eutektike zvogëlohet ndjeshëm. Marrëdhënia midis ligjit të ndryshimit të numrit të grupeve eutektike të shkaktuara nga trajtimi afatgjatë i vaksinimit dhe rritjes së forcës nuk ka gjithmonë të njëjtin trend. Forca e përftuar nga trajtimi me inokulim me FeSi që përmban Si dhe Ba është më e lartë se ajo e përftuar me CaSi, por numri i grupeve eutektike të gize është shumë më i vogël se ai i CaSi. Me rritjen e numrit të grupeve eutektike rritet tendenca e tkurrjes së gizës. Për të parandaluar formimin e tkurrjes në pjesë të vogla, numri i grupeve eutektike duhet të kontrollohet nën 300~400/cm2.
6. Shtimi i elementeve të aliazhit (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) që nxisin superftohjen në inokulantët e grafitizuar mund të përmirësojë shkallën e superftohjes së gizës, të rafinojë kokrrat, të rrisë sasinë e austenitit dhe të nxisë formimin e perliti. Elementet aktive sipërfaqësore të shtuara (Te, Bi, 5b) mund të absorbohen në sipërfaqen e bërthamave të grafitit për të kufizuar rritjen e grafitit dhe për të zvogëluar madhësinë e grafitit, në mënyrë që të arrihet qëllimi i përmirësimit të vetive mekanike gjithëpërfshirëse, përmirësimit të uniformitetit dhe rritjes së rregullimit organizativ. Ky parim është zbatuar në praktikën e prodhimit të gizës me karbon të lartë (siç janë pjesët e frenave).
Koha e postimit: Qershor-05-2024
