La ghisa grigia si riferisce generalmente alla ghisa con un elevato contenuto di carbonio, silicio e manganese, ma con un basso contenuto di zolfo. Si forma attraverso il processo di grafitizzazione quando la ghisa liquida viene raffreddata lentamente. La grafite è distribuita in scaglie. Il suo nome deriva dal fatto che la sua frattura è di colore grigio scuro. La ghisa grigia si riferisce alla ghisa con grafite a scaglie. I suoi componenti principali sono ferro, carbonio, silicio, manganese, zolfo e fosforo. È la ghisa più utilizzata e la sua produzione rappresenta oltre l'80% della produzione totale di ghisa. La ghisa fusa con una certa composizione viene sottoposta a un semplice trattamento preliminare e, dopo la colata, si ottiene una ghisa con grafite a scaglie, nota anche come ghisa grigia.
Composizione, struttura e caratteristiche prestazionali della ghisa grigia
Composizione chimica della ghisa grigia
La composizione chimica della ghisa grigia HT150 è approssimativamente: da 3,2% a 3,5% di carbonio, da 1,9% a 2,3% di silicio, da 0,5% a 0,8% di manganese, meno di 0,12% di zolfo e meno di 0,2% di fosforo.
La composizione chimica della ghisa grigia HT200 è tipicamente compresa tra 3,0% e 3,3% di carbonio, da 1,4% a 1,6% di silicio, da 0,8% a 1,0% di manganese, meno di 0,15% di zolfo e meno di 0,15% di fosforo.
La composizione chimica della ghisa grigia HT250 è generalmente la seguente: il contenuto di carbonio è compreso tra 3,16% e 3,30%, il contenuto di silicio è compreso tra 1,79% e 1,93%, il contenuto di manganese è compreso tra 0,89% e 1,04%, il contenuto di zolfo è compreso tra 0,094% e 0,125% e il contenuto di fosforo è compreso tra 0,120% e 0,170%.
Struttura in ghisa grigia
La struttura della ghisa grigia è costituita da una matrice metallica e da scaglie di grafite. Esistono tre forme principali di matrice metallica: ferrite, perlite e ferrite + perlite. In base alle diverse strutture della matrice, la ghisa grigia può essere suddivisa nei seguenti tipi:
Ghisa grigia ferritica: La grafite a scaglie grossolane è distribuita sulla matrice metallica di ferrite. Ha una bassa resistenza e durezza e buone prestazioni di fusione e può essere utilizzata per produrre getti o parti sottili con requisiti ridotti.
Ghisa grigia ferrite-perlitica: La grafite a scaglie è distribuita sulla matrice metallica composta da perlite e ferrite. I fiocchi di grafite sono leggermente più spessi e più numerosi. Sono facili da controllare durante la colata, hanno buone prestazioni di taglio e sono ampiamente utilizzati. .
Ghisa grigia perlata: La grafite a scaglie fini e uniformi è distribuita sulla matrice di perlite. Ha un'elevata resistenza e durezza e viene utilizzata principalmente per la produzione di importanti parti meccaniche.
Caratteristiche prestazionali della ghisa grigia
Caratteristiche di prestazione della ghisa grigia
La ghisa grigia ha eccellenti proprietà di colata. La sua composizione chimica è vicina al punto eutettico, la ghisa fusa ha una buona fluidità e può fondere pezzi molto complessi. Inoltre, grazie al grande volume specifico della grafite, il ritiro della colata durante la solidificazione è ridotto, il che può semplificare il processo, ridurre lo stress della colata e ottenere una struttura densa.
Proprietà meccaniche della ghisa grigia
Le proprietà meccaniche della ghisa grigia sono relativamente basse. La sua resistenza alla trazione è inferiore a quella dell'acciaio e anche la plasticità e la tenacità sono scarse. La grafite è distribuita in scaglie, l'area di appoggio effettiva è relativamente piccola e la punta di grafite è soggetta alla concentrazione di tensioni, pertanto la resistenza, la plasticità e la tenacità della ghisa grigia sono inferiori a quelle di altre ghise. Tuttavia, la resistenza alla compressione della ghisa grigia è relativamente elevata, generalmente 3-4 volte la sua resistenza alla trazione. La ghisa grigia con matrice di perlite ha un'elevata durezza e resistenza all'usura.
Caratteristiche di resistenza all'usura della ghisa grigia
La ghisa grigia ha una migliore resistenza all'usura. Ciò è dovuto al fatto che la grafite stessa ha un effetto lubrificante e le cavità dopo la caduta della grafite possono assorbire e immagazzinare olio lubrificante, conferendo ai getti una buona resistenza all'usura. Inoltre, la colata contiene fosforo eutettico ad alta durezza, che può migliorare ulteriormente la resistenza all'usura.
Caratteristiche di resistenza alla corrosione della ghisa grigia
Il ferro grigio è resistente alla corrosione fino a un certo punto. La ghisa grigia può resistere alla corrosione in alcuni ambienti con acidi deboli, alcali deboli, acqua e gas. Tuttavia, la resistenza alla corrosione della ghisa grigia è relativamente limitata rispetto ad alcuni materiali specializzati resistenti alla corrosione.
Caratteristiche di taglio della ghisa grigia
La ghisa grigia ha buone prestazioni di taglio grazie agli effetti di lubrificazione e di rottura dei trucioli della grafite a scaglie sull'utensile. Le prestazioni di taglio della ghisa grigia dipendono dalla struttura della matrice e dalla durezza. La matrice di ferrite è la migliore, seguita da quella di perlite. In presenza di cementite libera, le prestazioni di taglio diminuiscono drasticamente.
Gradi e applicazioni della ghisa grigia
Esistono molti gradi di ghisa grigia, quelli più comuni sono HT100, HT150, HT200, HT250, HT300, HT350, ecc.
| HT100 | L'HT100 è utilizzato per produrre getti semplici che sopportano solo carichi leggeri, come coperchi, coperchi esterni, pallet, vaschette per l'olio, volantini, telai manuali, piastre di fondo, maniglie e stampi per lingotti d'acciaio, contrappesi per altiforni in attrezzature metallurgiche, pesi per forni per la produzione di acciaio, ecc. |
| HT150 | HT150 è in grado di resistere a moderate sollecitazioni di flessione e viene utilizzato per la produzione di scatole del cambio, tubi di scarico, tubi di aspirazione dell'aria nei veicoli agricoli, nonché parti soggette a movimenti e usura relativi, come i banchi da lavoro. |
| HT200 | HT200 è utilizzato per produrre getti che sopportano moderate sollecitazioni di flessione e hanno una pressione tra le superfici di attrito superiore a 500MPa, come piani di lavoro di macchine utensili, slitte, basi, cambi di automobili, tubi di aspirazione e di scarico, corpi pompa, corpi valvola, coperchi di valvole, ecc. |
| HT250 | HT250 è adatto alla produzione di piattaforme in ghisa, piastre piane in ghisa, piastre piane di marcatura, banchi di lavoro in ghisa, piastre piane di assemblaggio, piastre piane di saldatura, ingranaggi, livelli, banchi per macchine utensili, misuratori di deflessione, fusioni di grandi dimensioni, ecc. |
| HT300 | HT300 è adatto alla produzione di getti soggetti a forti sollecitazioni di flessione e che richiedono un'elevata tenuta d'aria, come piattaforme di saldatura flessibili tridimensionali, banchi di macchine utensili pesanti, ingranaggi, camme, alberi a gomito di grandi motori, blocchi cilindri, cilindri ad alta pressione, basi di laminatoi, ecc. |
| HT350 | HT350 è utilizzato nella produzione di torni, punzonatrici e altri macchinari pesanti soggetti a maggiori sollecitazioni, quali basamenti di macchine, slitte di laminazione in acciaio, rulli, colonne di coking, ingranaggi ad anello di miscelatori cilindrici, sedi di ruote di supporto, ecc. |
Trattamento termico della ghisa grigia
Esistono vari metodi di trattamento termico della ghisa grigia, tra cui principalmente i seguenti:
Ricottura sotto sforzo
Per eliminare le tensioni residue della colata, stabilizzarne le dimensioni geometriche e ridurre o eliminare la distorsione causata dal taglio, la colata deve essere sottoposta a ricottura di distensione. Per determinare la temperatura di ricottura di distensione è necessario tenere conto della composizione chimica della ghisa. La temperatura di ricottura sotto sforzo per la ghisa grigia ordinaria è solitamente di 550°C, per la ghisa grigia a bassa lega è di 600°C e per la ghisa grigia ad alta lega può essere aumentata a 650°C. La velocità di riscaldamento è generalmente di 60°C. ~120℃/h. Il tempo di mantenimento dipende dalla temperatura di riscaldamento, dalle dimensioni e dalla complessità strutturale della colata e dal grado di distensione richiesto. La velocità di raffreddamento della ricottura di distensione per i getti deve essere lenta, generalmente controllata a 20-40°C/h e, una volta raffreddata a meno di 200-150°C, può essere raffreddata ad aria fuori dal forno.
Ricottura di grafitizzazione
Se nel getto non c'è cementite eutettica o la sua quantità è piccola, si può eseguire una ricottura di grafitizzazione a bassa temperatura; se la quantità di cementite eutettica nel getto è grande, si deve eseguire una ricottura di grafitizzazione ad alta temperatura. Durante la ricottura di grafitizzazione a bassa temperatura, la ghisa subisce la grafitizzazione e la granulazione della cementite eutettica, che riduce la durezza della ghisa e ne aumenta la plasticità. Il processo di ricottura per grafitizzazione ad alta temperatura consiste nel riscaldare la colata a una temperatura superiore al limite superiore di Ac1, in modo che la cementite libera nella ghisa si decomponga in austenite e grafite. Dopo essere stata mantenuta calda per un certo periodo di tempo, viene raffreddata in modi diversi a seconda della struttura della matrice richiesta.
Normalizzazione
Lo scopo della normalizzazione della ghisa grigia è quello di migliorare la resistenza, la durezza e la resistenza all'usura dei getti, oppure come trattamento termico preparatorio alla tempra superficiale per migliorare la struttura della matrice. In generale, la normalizzazione consiste nel riscaldare la colata fino al limite superiore di Ac1 30 ~ 50℃, in modo che la struttura originale si trasformi in austenite, quindi viene rilasciata dal forno e raffreddata ad aria dopo essere stata mantenuta per un periodo di tempo; le colate con forme complesse o importanti vengono normalizzate prima di eliminare le tensioni interne. ricottura.
Tempra e rinvenimento
Il processo di tempra consiste nel riscaldare la colata a una temperatura pari al limite superiore di Ac1 + 30 ~ 50℃, di solito 850 ~ 900℃, in modo che la struttura si trasformi in austenite, venga mantenuta a questa temperatura e quindi temprata, di solito utilizzando la tempra in olio. Rinvenimento Per evitare la grafitizzazione, la temperatura di rinvenimento deve essere generalmente inferiore a 550°C.
Tempra superficiale: per migliorare la durezza superficiale, la resistenza all'usura e la resistenza alla fatica di alcuni getti, si può ricorrere alla tempra superficiale. Sia i getti in ghisa grigia che quelli in ghisa duttile possono essere sottoposti a tempra superficiale. In genere, si ricorre alla tempra superficiale con riscaldamento a induzione ad alta (media) frequenza e alla tempra superficiale con contatto elettrico.
Questo articolo fornisce una discussione e un'analisi approfondita delle varie caratteristiche, dei processi di produzione e dei campi di applicazione dei getti in ghisa grigia. Attraverso la ricerca sulla composizione dei getti di ghisa grigia, abbiamo chiarito che il contenuto di carbonio, silicio, manganese e altri elementi ha un impatto significativo sulle sue prestazioni. Ad esempio, aumentando opportunamente il contenuto di silicio si può migliorare efficacemente la resistenza e la tenacità dei getti di ghisa grigia, ma un eccesso di silicio porterà a una diminuzione della durezza dei getti. Nel campo di applicazione, i getti di ghisa grigia sono ampiamente utilizzati nella produzione di automobili, nell'industria dei macchinari e in altri settori, grazie alla loro buona resistenza all'usura, all'assorbimento degli urti e ai vantaggi in termini di costi.
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