Wie verbessert Siliziumkarbid die Qualität von Gussteilen?

1.Einführung

Die chemische Zusammensetzung von geschmolzenem Eisen ist gleich, und der Schmelzprozess ist unterschiedlich, und die Eigenschaften des erhaltenen Gusseisens variieren stark. Die Gießerei wendet Methoden wie Überhitzung von geschmolzenem Eisen, Impfbehandlung, Änderung des Ladungsverhältnisses, Zugabe von Spuren- oder Legierungselementen usw. an, um die metallurgische Qualität und die Gussleistung von Gusseisen zu verbessern und gleichzeitig die mechanischen Eigenschaften erheblich zu verbessern und Verarbeitungsleistung. Das Schmelzen von geschmolzenem Eisen in einem elektrischen Induktionsofen kann die Temperatur von geschmolzenem Eisen effektiv steuern, die chemische Zusammensetzung genau einstellen, den Verbrennungsverlust der Elemente reduzieren und einen geringen Schwefel- und Phosphorgehalt aufweisen. Es ist sehr vorteilhaft für die Herstellung von Sphäroguss, Vermiculargraphitguss und hochfestem Grauguss. Jedoch wird die Keimbildungsrate von geschmolzenem Eisen, das im Induktionselektroofen geschmolzen wird, verringert, und die weiße Mündung neigt dazu, groß zu werden, und es ist leicht, unterkühlten Graphit herzustellen. Obwohl die Festigkeit und Härte zugenommen haben, ist die metallurgische Qualität von Gusseisen nicht hoch.

In den 1980er Jahren sahen chinesische Ingenieure, die zum Studieren und Studieren ins Ausland gingen, dass schwarze Glasscherben in den elektrischen Ofen ausländischer Gießereien gegeben wurden, wenn sie geschmolzen wurden. Nach Nachfragen erfuhren sie, dass es sich um Siliziumkarbid handelte. Auch heimische, japanisch finanzierte Gießereiunternehmen verwenden Siliziumkarbid seit langem in großen Mengen als Zusatzstoff. Beim Schmelzen von geschmolzenem Eisen in Kupolöfen oder Elektroöfen hat die Zugabe des Vorbehandlungsmittels SiC viele Vorteile. Siliziumkarbid wird in Schleifqualität und metallurgische Qualität unterteilt. Ersteres hat einen hohen Reinheitsgrad und ist teuer, während letzteres einen niedrigen Preis hat.

Das dem Ofen zugeführte Siliziumkarbid wird in Kohlenstoff und Silizium des Gusseisens umgewandelt. Eine besteht darin, das Kohlenstoffäquivalent zu erhöhen; die andere besteht darin, die Reduktion von geschmolzenem Eisen zu verstärken und die nachteiligen Auswirkungen der rostigen Ladung stark zu reduzieren. Die Zugabe von Siliziumkarbid kann die Ausscheidung von Karbiden verhindern, den Ferritanteil erhöhen, das Gusseisengefüge verdichten, die Bearbeitungsleistung deutlich verbessern und die Schnittfläche glatt machen. Erhöhen Sie die Anzahl der Graphitkugeln pro Flächeneinheit von Sphäroguss und erhöhen Sie die Sphäroidisierungsrate. Es hat auch eine gute Wirkung auf die Reduzierung von nichtmetallischen Einschlüssen und Schlacke, die Beseitigung von Schrumpfporosität und die Beseitigung von subkutanen Poren.

2. Die Rolle der Vorbehandlung

2.1 Das Prinzip der Keimbildung Im eutektischen System Fe-C ist Grauguss aufgrund des hohen Schmelzpunktes von Graphit während der eutektischen Erstarrungsphase die führende Phase des Eutektikums, und Austenit wird durch Graphit ausgeschieden. Die mit jedem Graphitkern als Zentrum gebildeten zweiphasigen Graphit + Austenit-Körner und die mitgewachsenen Körner werden eutektische Cluster genannt. Die in der Gusseisenschmelze vorhandenen submikroskopischen Graphitaggregate, ungeschmolzenen Graphitpartikel, einige Sulfide mit hohem Schmelzpunkt, Oxide, Carbide, Nitridpartikel usw. können zu heterogenen Graphitkeimen werden. Zwischen der Keimbildung von Sphäroguss und der Keimbildung von Grauguss besteht kein wesentlicher Unterschied, außer dass dem Kernmaterial Magnesiumoxide und Sulfide zugesetzt werden.
       
Die Ausscheidung von Graphit in geschmolzenem Eisen muss zwei Prozesse durchlaufen: Keimbildung und Wachstum. Es gibt zwei Arten der Graphitkeimbildung: homogene Keimbildung und heterogene Keimbildung. Die homogene Nukleation wird auch als spontane Nukleation bezeichnet. Es gibt eine große Anzahl von wellenförmigen Kohlenstoffatomen in der Eisenschmelze, die die kritische Kristallkeimgröße überschreiten, und die im Nahbereich geordnet angeordneten Kohlenstoffatomgruppen können zu homogenen Kristallkeimen werden. Versuche zeigen, dass der Grad der Unterkühlung homogener Kristallkeime sehr groß ist und der heterogene Kristallkeim hauptsächlich als Keimbildner für Graphit in geschmolzenem Eisen verwendet werden muss. Das geschmolzene Gusseisen enthält eine große Anzahl von Fremdpartikeln, und in jedem cm5 geschmolzenem Eisen befinden sich 1 Millionen oxidierte Materialpunkte. Nur solche Partikel, die eine bestimmte Beziehung zu den Gitterparametern und Phasen von Graphit haben, können zu Graphit-Nukleationssubstraten werden. Der charakteristische Parameter der Gitteranpassungsbeziehung wird als Ebenenfehlanpassungsgrad bezeichnet. Natürlich können die Kohlenstoffatome nur dann leicht mit dem Graphitkern übereinstimmen, wenn die Fehlanpassung der Gitterebene klein ist. Wenn das Keimbildungsmaterial Kohlenstoffatome sind, ist ihr Fehlanpassungsgrad null, und solche Keimbildungsbedingungen sind die besten.

Die innere Energie von Siliziumkarbid, das in der Eisenschmelze in Kohlenstoff und Silizium zerlegt wird, ist größer als der in der Eisenschmelze selbst enthaltene Kohlenstoff und Silizium. Das in der Eisenschmelze selbst enthaltene Si ist in Austenit gelöst, und der Kohlenstoff in der Eisenschmelze von duktilem Gusseisen ist teilweise im Eisen enthalten. In der Flüssigkeit bilden sich Graphitkugeln, die teilweise noch nicht in Austenit ausgeschieden sind. Daher hat die Zugabe von Siliziumkarbid eine gute Desoxidationswirkung.

• Si + O2 → SiO2
• (1) MgO + SiO2 → MgO∙SiO2
• (2) 2MgO +2SiO2→ 2MgO∙2SiO2
• (3) Die Enstatit-Zusammensetzung MgO&sub2;SiO&sub2; und die Forsterit-Zusammensetzung 2MgO&sub2;&sub001;SiO&sub2; weisen ein hohes Maß an Nichtübereinstimmung mit Graphit (2) auf, das schwierig als Basis für die Graphitkeimbildung verwendet werden kann. Nach der Behandlung mit geschmolzenem Eisen, das Ca, Ba, Sr, Al und Ferrosilizium enthält, MgO∙SiOXNUMX + X → XO∙SiOXNUMX + Mg
• (4) (2MgO∙2SiO2) + 3X+ 6Al → 3 (XO∙Al2O3∙2SiO2) + 8Mg
• (5) Wo X--Ca, Ba, Sr.

Die Reaktionsprodukte XO∙SiO2 und XO∙Al2O3∙SiO können auf MgO∙SiO2- und 2MgO∙2SiO2-Substraten facettierte Kristalle bilden. Aufgrund der geringen Fehlanpassung zwischen Graphit und XO∙SiO2 und XO∙Al2O3∙SiO2 begünstigt es die Graphitkeimbildung. Gute Graphitisierung. Es kann die Verarbeitungsleistung verbessern und die mechanischen Eigenschaften verbessern.

2.2 Vorinokulation von Nichtgleichgewichtsgraphit:

Im Allgemeinen wird der Anwendungsbereich der heterogenen Nukleation durch die Impfung erweitert und die Rolle der heterogenen Nukleation in geschmolzenem Eisen:

• ①Fördern Sie eine große Menge der Ausscheidung von C in der eutektischen Erstarrungsstufe und bilden Sie Graphit, um die Graphitisierung zu fördern;
• ②Reduzieren Sie den Grad der Unterkühlung des geschmolzenen Eisens und reduzieren Sie die Neigung zu weißem Mund;
• ③Erhöhen Sie die Anzahl der eutektischen Cluster in Grauguss oder erhöhen Sie die Anzahl der Graphitkugeln in Gusseisen mit Kugelgraphit.

SiC wird während des Schmelzens der Charge zugegeben. Siliziumkarbid hat einen Schmelzpunkt von 2700 °C und schmilzt nicht in geschmolzenem Eisen. Es schmilzt nur in geschmolzenem Eisen nach der folgenden Reaktionsformel.
SiC+Fe→FeSi+C (Nichtgleichgewichtsgraphit)

(6) In der Formel wird Si in SiC mit Fe kombiniert und das verbleibende C ist Nichtgleichgewichtsgraphit, der als Kern der Graphitausscheidung dient. Nichtgleichgewichtsgraphit macht C in der Eisenschmelze ungleichmäßig verteilt, und das lokale C-Element ist zu hoch, und in den Mikrobereichen treten "Kohlenstoffspitzen" auf. Dieser neue Graphit hat eine hohe Aktivität und seine Fehlanpassung mit Kohlenstoff ist null, so dass er den Kohlenstoff in der Eisenschmelze leicht absorbieren kann und die Impfwirkung extrem überlegen ist. Es ist ersichtlich, dass Siliziumcarbid ein solches Keimbildungsmittel auf Siliziumbasis ist.

Beim Schmelzen von Gusseisen wird Siliziumkarbid zugegeben. Bei Grauguss erzeugt die Vorinkubation von Nichtgleichgewichtsgraphit eine große Anzahl eutektischer Cluster und erhöht die Wachstumstemperatur (reduziert die relative Unterkühlung), was der Bildung von Typ A-Graphit förderlich ist; die Anzahl der Kristallkeime nimmt zu, wodurch die Flocken Graphit feiner wird, was den Graphitisierungsgrad verbessert und die Neigung zum Weißmaul verringert, wodurch die mechanischen Eigenschaften verbessert werden. Bei Gusseisen mit Kugelgraphit erhöht die Zunahme der kristallinen Kerne die Anzahl der Graphitkugeln und die Sphäroidisierungsrate kann verbessert werden.

2.3 Beseitigung von übereutektischem Grauguss mit E-Graphit. Primärgraphit vom C-Typ und F-Typ wird in der flüssigen Phase gebildet. Da der Wachstumsprozess nicht durch Austenit gestört wird, kann es unter normalen Umständen leicht zu großen Flocken und weniger verzweigtem C-Typ-Graphit wachsen: Wenn das dünnwandige Gussstück schnell abgekühlt wird, verzweigt sich der Graphit und wächst zu einem Stern. geformter F-Typ Graphit.
Der in der eutektischen Erstarrungsphase gewachsene Flockengraphit erzeugt A-, B-, E-, D-Graphite unterschiedlicher Form und unterschiedlicher Verteilung unter unterschiedlichen chemischen Zusammensetzungen und unterschiedlichen Unterkühlungsbedingungen.

Graphit vom Typ A wird im eutektischen Cluster mit geringer Unterkühlung und starker Keimbildungsfähigkeit gebildet und ist gleichmäßig in Gusseisen verteilt. Bei den feinen Flockenperliten gilt: Je kleiner die Graphitlänge, desto höher die Zugfestigkeit, die für Werkzeugmaschinen und verschiedene mechanische Gussteile geeignet ist.

Graphit vom Typ D ist punkt- und plattenförmiger interdendritischer Graphit mit ungerichteter Verteilung. Gusseisen mit D-Graphit hat einen hohen Ferritgehalt und seine mechanischen Eigenschaften werden beeinträchtigt. Gußeisen mit D-Graphit weist jedoch viele Austenitdendriten auf, Graphit ist kurz und gewellt, und die eutektische Gruppe liegt in Form von Pellets vor. Daher neigt es im Vergleich zu Graphitgusseisen mit der gleichen Matrix vom Typ A dazu, eine höhere Festigkeit aufzuweisen.

Graphit vom Typ E ist eine Art von Flockengraphit, der kürzer ist als Graphit vom Typ A. Wie Graphit vom D-Typ befindet es sich zwischen Dendriten und wird kollektiv als dendritischer Graphit bezeichnet. E-Tinte lässt sich leicht in Gusseisen mit niedrigem Kohlenstoffäquivalent (hoher Anteil an Untereutektika) und reichen Austenit-Dendriten herstellen. Zu diesem Zeitpunkt wachsen die eutektischen Cluster und Dendriten kreuzweise. Da die Anzahl der interdendritischen eutektischen Eisenflüssigkeit gering ist, verteilt sich der ausgeschiedene eutektische Graphit nur entlang der Richtung der Dendriten, was eine offensichtliche Direktionalität aufweist. Der Grad der Unterkühlung, der Graphit vom E-Typ bildet, ist größer als der von Graphit vom A-Typ und geringer als der von Graphit vom D-Typ, und seine Dicke und Länge liegen zwischen Graphit vom A- und D-Typ. Graphit vom Typ E gehört nicht zu unterkühltem Graphit und wird oft von Graphit vom Typ D begleitet. Die Richtungsverteilung von E-Typ-Graphit unter Dendriten macht es leicht, dass Gusseisen spröde wird und unter einer kleinen äußeren Kraft in einem Band entlang der Graphitanordnungsrichtung bricht. Daher tritt Graphit vom E-Typ auf, und die Ecken kleiner Gussstücke können von Hand gebrochen werden, und die Festigkeit der Gussstücke wird stark verringert. Wenn der Kohlenstoffgehalt zunimmt, nimmt die zur Bildung von feinem interdendritischem Graphit erforderliche Abkühlgeschwindigkeit zu, und die Möglichkeit der Herstellung von interdendritischem Graphit nimmt ab. Der hohe Überhitzungsgrad der Schmelze und die langfristige Wärmeerhaltung erhöhen den Grad der Unterkühlung, wodurch die Wachstumsrate der Dendriten erhöht wird, die Dendriten länger werden und eine deutlichere Direktionalität aufweisen. Wenn SiC zur Vorinkubation des geschmolzenen Eisens verwendet wird, wird gleichzeitig die Unterkühlung des Primäraustenits reduziert und zu diesem Zeitpunkt werden kurze Austenitdendriten beobachtet. Beseitigt die strukturelle Basis von E-Typ-Graphit.

2.4 Verbessern Sie die Qualität von Gusseisen

Bei Gusseisen mit Kugelgraphit ist bei gleicher Menge an Sphäroisierungsmittel, Vorbehandlung mit Siliziumkarbid, die Endausbeute an Magnesium höher. Bei mit Siliziumkarbid vorbehandeltem geschmolzenem Eisen kann, wenn die Menge an restlichem Magnesium im Gussstück ungefähr gleich gehalten wird, die Menge des zugesetzten Sphäroidisierungsmittels um 10 % reduziert werden und die Weißmundneigung von Sphäroguss wird gemildert.

Siliziumkarbid im Schmelzofen wird zusätzlich zu Kohlenstoff und Silizium in dem geschmolzenen Eisen, gezeigt in Formel (1), auch die Desoxidationsreaktion der Formeln (2) und (3) durchgeführt. Befindet sich das hinzugefügte SiC nahe der Ofenwand, lagert sich das erzeugte SiO2 an der Ofenwand ab und erhöht die Dicke der Ofenwand. Bei der hohen Schmelztemperatur durchläuft SiO 2 die Entkohlungsreaktion der Formel (4) und die Verschlackungsreaktion der Formeln (5) und (6).

• (7) 3SiC + 2Fe2O3 = 3SiO2 +4Fe +3C
• (8) C + FeO → Fe + CO ↑
• (9) (SiO2) + 2C = [Si] + 2CO (gasförmiger Zustand)
• (10) SiO2 + FeO → FeO·SiO2 (Schlacke)
• (11) Al2O3 + SiO2 → Al2O3·SiO2 (Schlacke)

Die desoxidierende Wirkung von Siliciumcarbid führt dazu, dass das desoxidierte Produkt eine Reihe von metallurgischen Reaktionen in der Eisenschmelze durchläuft, wodurch die schädlichen Auswirkungen von Oxiden in der korrodierten Charge reduziert und die Eisenschmelze effektiv gereinigt werden.

2.5 Verwendung von Siliziumkarbid

Die Reinheit von metallurgischem Siliziumkarbid liegt zwischen 88% und 90%, und die Verunreinigungen müssen bei der Berechnung des Kohlenstoff- und Siliziumanstiegs zuerst abgezogen werden. Nach der Summenformel von Siliziumkarbid ergibt sich leicht: Kohlenstoffzunahme: C= C/(C + Si) = 12 / (12 + 28) = 30% (12) Siliziumzunahme: Si = Si/(C + Si) = 28 / (12 + 28) = 70 % (13) Die zugegebene Menge an Siliziumkarbid beträgt normalerweise 0.8%-1.0% der Menge des geschmolzenen Eisens. Das Verfahren zum Hinzufügen von Siliziumkarbid ist: Schmelzen von geschmolzenem Eisen in einem Elektroofen. Wenn der Tiegel 1/3 der Charge schmilzt, geben Sie ihn in die Mitte des Tiegels, versuchen Sie, die Ofenwand nicht zu berühren, und fügen Sie dann die Charge zum Schmelzen hinzu. Beim Kupolofenschmelzen von geschmolzenem Eisen kann Siliciumcarbid mit einer Partikelgröße von 1-5 mm mit einer geeigneten Menge Zement oder anderen Klebstoffen vermischt werden, und Wasser wird hinzugefügt, um eine Masse zu bilden. Nach dem Trocknen in der heißen Sonne kann es je nach Chargenverhältnis im Ofen verwendet werden.

3. Abschließende Bemerkungen

In den letzten 20 Jahren war die Gewichtsreduzierung des Fahrzeugs, egal ob Lkw, Geschäfts- oder Familienauto, immer der Entwicklungstrend der automobilen Forschung und Entwicklung. Im Markteinbruch der Finanzkrise hat die China Northern Corporation gegen den Trend schwere Lkw nach Nordamerika exportiert, genau auf der Grundlage des Leichtgewichts schwerer Lkw. Der Einsatz von dünnwandigem Grauguss, Sphäroguss und Vermiculargraphitguss, dickwandigem Sphäroguss und Aubrey-Sphäroguss stellt höhere Anforderungen an die metallurgische Qualität von Gusseisen.

Die Impfvorbehandlung von Siliziumkarbid hat einen guten Einfluss auf die Verbesserung der metallurgischen Qualität von Gusseisen. Gießereiexperte Li Chuanshi schrieb in einem Artikel, dass nach Zugabe des Vorbehandlungsmittels zum geschmolzenen Eisen zwei Effekte beobachtet werden können: Einer ist die Erhöhung des Kohlenstoffäquivalents; die andere besteht darin, die metallurgischen Bedingungen des geschmolzenen Eisens zu ändern, was die Reduzierbarkeit erhöht.

1978 veröffentlichte BC Godsell aus Großbritannien seine Forschungsergebnisse zur Vorbehandlung von Sphäroguss. Seitdem ist die experimentelle Forschung zum Vorbehandlungsverfahren ununterbrochen und das Verfahren ist inzwischen relativ ausgereift. Bei Grauguss kann eine Vorbehandlung mit Siliziumkarbid-Impfung den Grad der Unterkühlung und die Neigung zu Weißmund reduzieren; erhöhen den Graphitkern, fördern die Bildung von A-Typ-Graphit, reduzieren oder verhindern die Produktion von B-Typ-, E-Typ- und D-Typ-Graphit und erhöhen die Anzahl eutektischer Cluster. Feinflockengraphit; bei Gusseisen mit Kugelgraphit fördert die Vorbehandlung der Siliziumkarbid-Impfung die Erhöhung der Anzahl der Graphitkugeln im Gusseisen, der Sphäroidisierungsrate und der Rundheit der Graphitkugeln.

Die Verwendung von Siliziumkarbid kann die Desoxidations- und Reduktionswirkung von Eisenoxid verstärken, die Gusseisenstruktur kompakt machen und die Glätte der Schnittfläche erhöhen. Die Verwendung von Siliziumkarbid kann die Lebensdauer der Ofenwand verlängern, ohne den Aluminium- und Schwefelgehalt der Eisenschmelze zu erhöhen.

Bitte bewahren Sie die Quelle und Adresse dieses Artikels für den Nachdruck auf:Wie verbessert Siliziumkarbid die Qualität von Gussteilen?

Mingh Druckgussunternehmen sind der Herstellung und Bereitstellung von hochwertigen und leistungsstarken Gussteilen gewidmet (das Angebot an Metalldruckgussteilen umfasst hauptsächlich) Dünnwandiger Druckguss,Heißkammerdruckguss,Kaltkammerdruckguss), Runder Service (Druckguss-Service,CNC-Bearbeitung,Formenbau,Oberflächenbehandlung). Alle kundenspezifischen Aluminium-Druckguss-, Magnesium- oder Zamak/Zink-Druckguss- und andere Gussanforderungen können uns gerne kontaktieren.

Unter der Kontrolle von ISO9001 und TS 16949 werden alle Prozesse durch Hunderte von fortschrittlichen Druckgussmaschinen, 5-Achsen-Maschinen und anderen Einrichtungen durchgeführt, von Blasgeräten bis hin zu Ultraschall-Waschmaschinen.Minghe verfügt nicht nur über fortschrittliche Ausrüstung, sondern auch über professionelle Team aus erfahrenen Ingenieuren, Bedienern und Inspektoren, um das Design des Kunden zu verwirklichen.

Auftragsfertigung von Druckgussteilen. Zu den Fähigkeiten gehören Kaltkammer-Aluminium-Druckgussteile von 0.15 lbs. bis 6 lbs., Schnellwechseleinrichtung und Bearbeitung. Mehrwertdienste umfassen Polieren, Vibrieren, Entgraten, Kugelstrahlen, Lackieren, Plattieren, Beschichten, Montage und Werkzeugbau. Zu den Materialien, mit denen gearbeitet wird, gehören Legierungen wie 360, 380, 383 und 413.

Unterstützung bei der Konstruktion von Zinkdruckguss / gleichzeitige Engineering-Dienstleistungen. Auftragsfertigung von Präzisions-Zink-Druckgussteilen. Es können Miniaturgussteile, Hochdruck-Kokillengussteile, Mehrschieber-Kokillengussteile, konventionelle Kokillengussteile, Einzel- und Einzeldruckgussteile sowie hohlraumdichte Gussteile hergestellt werden. Gussteile können in Längen und Breiten bis zu 24 Zoll in +/-0.0005 Zoll Toleranz hergestellt werden.  

ISO 9001: 2015 zertifizierter Hersteller von Magnesium-Druckguss. Zu den Fähigkeiten gehören Hochdruck-Magnesium-Druckguss bis zu 200 Tonnen Heißkammer und 3000 Tonnen Kaltkammer, Werkzeugdesign, Polieren, Formen, Bearbeitung, Pulver- und Flüssiglackierung, vollständige Qualitätssicherung mit KMG-Fähigkeiten , Montage, Verpackung & Lieferung.

ITAF16949-zertifiziert. Zusätzlicher Casting-Service inklusive Feinguss,Sandguss,Schwerkraftguss, Verlorener Schaumguss,Schleuderguss,Vakuumgießen,Dauerguss,.Zu den Fähigkeiten gehören EDI, technische Unterstützung, Volumenmodellierung und Sekundärverarbeitung.

Gussindustrie Teile-Fallstudien für: Autos, Fahrräder, Flugzeuge, Musikinstrumente, Wasserfahrzeuge, optische Geräte, Sensoren, Modelle, elektronische Geräte, Gehäuse, Uhren, Maschinen, Motoren, Möbel, Schmuck, Vorrichtungen, Telekommunikation, Beleuchtung, medizinische Geräte, Fotogeräte, Roboter, Skulpturen, Tongeräte, Sportgeräte, Werkzeuge, Spielzeug und mehr. 

Was können wir Ihnen als nächstes helfen?

∇ Zur Startseite gehen für Druckguss China

By Minghe Druckgusshersteller |Kategorien: Hilfreiche Artikel |Werkstoff Stichworte: Aluminiumguss, Zinkguss, Magnesiumguss, Titanguss, Edelstahlguss, Messingguss,Bronzeguss,Casting-Video,Unternehmensgeschichte,Aluminiumdruckguss |Kommentare deaktiviert