ライザーなしのダクタイル鋳鉄鋳造を実現するための条件

公開時間： 07 / 17 2021 著者：サイト編集者訪問：13286

1ダクタイル鋳鉄の凝固特性
球状黒鉛鋳鉄とねずみ鋳鉄の異なる凝固方法は、球状黒鉛とフレーク黒鉛の異なる成長方法によって引き起こされます。

亜共晶ねずみ鋳鉄では、一次オーステナイトの端に黒鉛が析出し始めます。グラファイトシートの両面はオーステナイトに囲まれ、オーステナイトからグラファイトを吸収して増粘します。グラファイトシートの先端は液体の中にあります。グラファイトを吸収して成長します。

ダクタイル鋳鉄では、黒鉛が球形であるため、黒鉛球が析出後に黒鉛を吸収し始めます。 w（C）の量が減少するため、周囲の液体は固体オーステナイトになり、グラファイトボールを囲みます。オーステナイトに囲まれているため、オーステナイトから吸収できる炭素は比較的限られていますが、液体中の炭素は固体を通ってグラファイトボールにゆっくりと拡散し、オーステナイトに囲まれているとその成長が制限されます。したがって、球状黒鉛鋳鉄の炭素当量はねずみ鋳鉄の炭素当量よりもはるかに高いものの、球状黒鉛鋳鉄の黒鉛化はより困難であるため、凝固収縮を相殺するのに十分な黒鉛化膨張がありません。したがって、ダクタイル鋳鉄は収縮しやすい傾向があります。

また、黒鉛球を包むオーステナイト層の厚さは、一般に黒鉛球の直径の1.4倍である。つまり、グラファイトボールが大きいほどオーステナイト層が厚くなり、液体中の炭素がオーステナイトを介してグラファイトボールに移動しにくくなります。素晴らしい[1]。

低ケイ素ダクタイル鋳鉄が白口になりやすい根本的な理由は、ダクタイル鋳鉄の凝固方法でもあります。前述のように、ダクタイル鋳鉄の黒鉛化が困難なため、黒鉛化によって発生する結晶化潜熱が金型に放出されるのに十分ではなく、過冷却度が高くなり、黒鉛が析出して形成する時間がありません。セメンタイト。さらに、球状黒鉛鋳鉄は急速な成長と衰退を示します。これは、過冷却が非常に起こりやすい要因の1つでもあります[XNUMX]。

2ライザー鋳造なしのダクタイル鋳鉄の条件

ダクタイル鋳鉄の凝固特性から、ダクタイル鋳鉄部品のライザーフリー鋳造を実現することはより困難であることがわかります。私の長年の生産経験に基づいて、ダクタイル鋳鉄がライザーフリー鋳造プロセスを実現するために必要な条件について、いくつかの一般化と要約を作成し、ここで同僚と共有しています。

2.1溶鉄組成の選択

2.1.1炭素当量（CE）

同じ条件下で、小さなグラファイトは溶鉄に溶けやすく、成長しにくいです。黒鉛が成長するにつれて、黒鉛の成長速度も速くなるので、一次黒鉛は、共晶の凝固を促進するために、溶融鉄の共晶の前に生成される。黒鉛化は非常に有利である。過共晶組成の溶銑はこのような条件を満たすことができますが、CE値が高すぎると、共晶が固化する前に黒鉛が成長し、一定の大きさに成長すると黒鉛が浮き始め、黒鉛浮き欠陥が発生します。このとき、黒鉛化による体積膨張は溶銑レベルを上昇させるだけであり、鋳物の供給には意味がないだけでなく、液体状態のときに黒鉛が大量の炭素を吸収するためです。、共晶が固化すると溶鉄が固化します。媒体中のw（C）の量が少ないと、十分な共晶黒鉛を生成できず、共晶凝固によって引き起こされる収縮を相殺できません。実践により、CE値を4.30％から4.50％の間で制御できることが理想的であることが証明されています。

2.1.2シリコン（Si）

一般に、Fe-C-Si合金では、Siは黒鉛化元素であり、大量のw（Si）は黒鉛化膨張に有益であり、収縮空洞の発生を減らすことができると一般に考えられています。 Siが共晶凝固の黒鉛化を妨げることを知っている人はほとんどいません。したがって、供給や黒鉛の破片の発生防止の観点からも、接種強化などで白口を防止できる限り、w（Si）の量を極力減らす必要があります。

2.1.3カーボン（C）

妥当なCE値の条件下で、w（C）の量をできるだけ増やします。事実は、ダクタイル鋳鉄のw（C）含有量が3.60％〜3.70％に制御されており、鋳造物の収縮率が最も小さいことを証明しています。

2.1.4硫黄（S）

Sは、グラファイトの球状化を妨げる主要な元素です。球状化の主な目的はSを除去することです。ただし、球状黒鉛鋳鉄の急速な成長と衰退は、w（S）の量が少ないことに直接関係しています。したがって、適切な量のw（S）が必要です。 w（S）の量は約0.015％に制御でき、MgSの核形成効果を利用して、グラファイトコア粒子を増やし、グラファイト球の数を増やし、減少を減らすことができます[2]。

2.1.5マグネシウム（Mg）

また、Mgは黒鉛化を妨げる元素であるため、球状化率が90％以上になることを前提として、Mgは極力低くする必要があります。元の溶鉄w（O）とw（S）が高くない条件下では、残留w（Mg）含有量を0.03％〜0.04％の範囲で制御できることが最も理想的です。

2.1.6その他の要素

Mn、P、Cr、および黒鉛化を妨げるその他の元素は可能な限り低くなっています。

Tiなどの微量元素の影響に注意してください。 w（Ti）の量が少ない場合、黒鉛化を強く促進する元素です。同時に、Tiは炭化物を形成する元素であり、球状化に影響を与え、バーミキュラーグラファイトの生成を促進する元素です。したがって、w（Ti）の量が少ないほど良いです。著者の会社はかつて非常に成熟した非ライザー鋳造プロセスを持っていました。一時的に原材料が不足しているため、aw（Ti）含有量が0.1％の銑鉄を使用しました。製造された鋳物は表面が収縮しただけでなく、加工後に濃縮されたタイプが内部に現れました。収縮。

要するに、純粋な原材料はダクタイル鋳鉄の自己供給能力を向上させるのに有益です。

2.2注入温度

実験によれば、ダクタイル鋳鉄の注入温度1℃から350℃は鋳物の収縮体積に明らかな影響を与えませんが、収縮キャビティの形態は徐々に集中型から分散型に移行します。注湯温度の上昇に伴い、黒鉛球のサイズは徐々に大きくなり、黒鉛球の数は徐々に減少します。したがって、低すぎる注入温度を要求する必要はありません。金型が溶銑の静圧に耐えるのに十分な強度がある限り、注入温度は高くなる可能性があります。溶融鉄を使用して金型を加熱し、共晶凝固中の過冷却の程度を低減して、黒鉛化が進行するのに十分な時間を確保します。ただし、金型内の溶銑の温度差を最小限に抑えるために、注入速度はできるだけ速くする必要があります[1500]。

2.3冷鉄

冷鉄を使用した著者の経験と上記の理論的分析に基づいて、冷鉄が収縮欠陥を排除できるという主張は正確ではありません。一方では、冷鉄（穴あき部品など）を局所的に使用すると、収縮キャビティを排除するのではなく、伝達することしかできません。一方、広い面積に冷鉄を使用すると、給餌を減らす効果やライザーなしの効果を得ることができます。冷鉄の代わりに無意識に金型強度を上げると、液体または共晶凝固の収縮が減少します。実際、冷鉄を使いすぎると、黒鉛球の成長や黒鉛化の程度に影響を与え、逆に収縮を悪化させます。

2.4金型の強度と剛性

ダクタイル鋳鉄は主に共晶または過共晶組成を選択するため、溶融鉄が金型内の共晶温度まで冷却するのに時間がかかります。つまり、金型の静水圧は共晶組成の静水圧よりも長くなります。ねずみ鋳鉄が長いと、金型が圧縮変形しやすくなります。黒鉛化膨張による体積増加が液体収縮+凝固収縮+金型変形体積を相殺できない場合、収縮空洞は避けられません。したがって、ライザーフリー鋳造を実現するためには、十分な金型剛性と圧縮強度が重要な条件となります。ライザーフリー鋳造を実現するための多くの砂被覆鉄鋳造プロセスがこの理論の証拠です。

2.5接種処理

強力な接種剤と即時遅延接種プロセスは、溶融鉄に大量のコア粒子を与えるだけでなく、接種の減少を防ぎ、共晶凝固中にダクタイル鋳鉄に十分なグラファイトボールを確保することができます。大小のグラファイトボールが減少します液体中のCのグラファイトコアへの移動距離は、グラファイト化速度を加速します。短時間で、大量の共晶凝固は、結晶化の潜熱をより多く放出し、過冷却の程度を減らし、白口の生成を防ぐことができますが、黒鉛化の膨張を強化することもできます。したがって。ダクタイル鋳鉄の自己供給能力を向上させるには、強力な接種が不可欠です。

2.6液体鉄ろ過

溶銑をろ過した後、一部の酸化介在物を濾別することで、溶銑の微小流動性を高め、微視的な収縮の可能性を低減することができます。

2.7鋳造弾性率

鋳放しのパーライトダクタイル鋳鉄は、黒鉛化を妨げる元素を添加する必要があるため、黒鉛化の程度に影響を与え、鋳物の自己供給の実現に一定の影響を与えます。したがって、データの紹介があります。ライザーフリー鋳造は、QT500未満の延性黒鉛に適しています。鋳鉄。さらに、鋳物の形状とサイズによって決定される弾性率は、少なくとも3.1cmである必要があります。

厚さが50mm未満のプレート鋳造物のライザーフリー鋳造を達成することは難しいことは注目に値します。

また、QT500を超えるダクタイル鋳鉄のライザーフリー鋳造プロセスを実現するための条件は、その弾性率が3.6cmを超える必要があるという情報もあります。

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