Od 2000 roku odlewanie stali staje się coraz ważniejszą częścią działalności Dawang. Nasza odlewnia staliwa w Dandong w Chinach ma doskonały projekt, dobre zarządzanie projektem i zapewnienie jakości. W porównaniu z innymi firmami, zalety niskich kosztów, wysokiej jakości i zwiększonej zdolności produkcyjnej sprawiły, że wyróżniliśmy się w branży odlewnictwa stali i wygraliśmy wiele znanych projektów odlewania stali.
Czynniki wpływające na gatunki odlewów stalowych
Na podział gatunków odlewów staliwnych ma wpływ skład chemiczny, obróbka i właściwości mechaniczne odlewów staliwnych. Oprócz rzeczywistej procentowej zawartości węgla i innych stopów w materiale, mikrostruktura ma również znaczący wpływ na właściwości mechaniczne odlewów staliwnych, wpływając tym samym na klasyfikację gatunków odlewów staliwnych.
Istotne jest zrozumienie mikrostruktury odlewów staliwnych, zastosowania formowania na gorąco i na zimno oraz sposobu postępowania z odlewami staliwnymi po ich wyprodukowaniu. Ponadto manipulowanie składem i mikrostrukturą odlewu stali spowoduje zmiany między różnymi właściwościami. Na przykład, bardziej złożony odlew stali może ostatecznie obniżyć klasę wytrzymałości.
Wpływ mikrostruktury na gatunki odlewów staliwnych
Mikrostruktura odlewu staliwnego odnosi się do sposobu, w jaki łączą się siły między cząsteczkami. Procesy ogrzewania i chłodzenia są wykorzystywane do zmiany mikrostruktury z jednej formy na inną, wpływając w ten sposób na gatunki odlewów staliwnych.
Mikrostruktury odlewu staliwnego nie można zaobserwować gołym okiem, ale można ją zbadać pod mikroskopem. Odlewanie stali może wykorzystywać kilka różnych mikrostruktur - ferryt, perlit, martenzyt, cementyt i austenit.
Ferryt
Ogólnie rzecz biorąc, odlewy stali o niskiej zawartości węgla przyjmują ten rodzaj mikrostruktury. Charakterystycznym kształtem ferrytu jest sześcienna struktura krystaliczna skoncentrowana na ciele (BCC). Wizualnie jest to sześcian z cząsteczką w każdym rogu i cząsteczką w środku sześcianu. W porównaniu z mikrostrukturą innych gatunków stali odlewniczej, cząsteczki w BCC są luźniej upakowane. Jednak ilość węgla dodawanego do odlewów staliwnych bez zmiany mikrostruktury ferrytu jest niewielka, zaledwie 0,006% w temperaturze pokojowej.
Austenit
Austenit to mikrostruktura powstająca podczas podgrzewania stopów na bazie żelaza do temperatury powyżej 1500°F, ale poniżej 1800°F. Jeśli w odlewie stalowym obecny jest odpowiedni stop, taki jak nikiel, stalowy materiał odlewniczy zachowa tę mikrostrukturę nawet po schłodzeniu. Charakterystycznym kształtem austenitu jest struktura krystaliczna FCC (face-centered cubic). Wizualnie podobny do sześcianu, każdy róg ma cząsteczkę, a każdy bok sześcianu ma cząsteczkę w środku. Cząsteczki w strukturze austenitu są gęstsze niż cząsteczki odlewu stali w strukturze ferrytu. Austenit może zawierać do 2% węgla i jest powszechną mikrostrukturą gatunków odlewów staliwnych.
Cementyt
Gdy odlew staliwny zostanie podgrzany do zakresu austenitu, należy go schłodzić przy braku jakiegokolwiek stopu, aby zachować kształt austenitu. Oznacza to, że mikrostruktura odlewu stalowego zostaje przywrócona do postaci ferrytu. Jeśli jednak zawartość węgla w odlewie stalowym jest większa niż 0,006%, nadmiar atomów węgla połączy się z żelazem, tworząc związek o nazwie Fe3C lub cementyt. W normalnych warunkach cementyt nie pojawia się sam, ponieważ niektóre gatunki odlewów stalowych zachowują ferryt.
Perlit
Perlit to struktura warstwowa utworzona przez naprzemienne warstwy ferrytu i cementytu gatunków staliwa. Podczas powolnego chłodzenia staliwa powstaje mieszanina eutektyczna. Mieszanina eutektyczna jest mieszaniną powstałą w wyniku jednoczesnej krystalizacji dwóch stopionych materiałów. W tych warunkach gatunki staliwa zawierające ferryt i cementyt powstają jednocześnie, tworząc naprzemienne warstwy w mikrostrukturze.
Martenzyt
Martenzyt ma tetragonalną strukturę krystaliczną skoncentrowaną na ciele. Tę mikrokrystaliczną formę uzyskuje się poprzez szybkie chłodzenie odlewu stali, co powoduje uwięzienie atomów węgla w sieci żelaza. Ostatecznie można uzyskać gatunki stali o bardzo twardej strukturze przypominającej igłę. Odlewanie stali z mikrokrystaliczną strukturą martenzytu jest zwykle
stal niskowęglowa stop zawierający około 12% chromu.
Producenci odlewów staliwnych i konsumenci muszą zrozumieć mikrostrukturę odlewów staliwnych i gatunki odlewów staliwnych. Zawartość węgla, stężenie stopu i metody wykańczania wpływają na gatunki odlewów staliwnych, kontrolując wydajność gotowego produktu. W zależności od zastosowanej metody wykańczania i obróbki cieplnej, dwa odlewy staliwne o tej samej zawartości stopu mogą mieć różne mikrostruktury.
Formowanie na gorąco i formowanie na zimno wpływa na gatunki odlewów stalowych
Odlew stalowy powstaje po odlaniu stopionej stali. Następnie odlew stalowy jest wykańczany, aby zapobiec korozji. Odlewy stalowe są zwykle wrzucane do istniejących modeli: kęsów, kęsów i płyt. Następnie forma jest formowana przez walcowanie. W zależności od gatunku odlewu stalowego, materiału i docelowego zastosowania, może on być walcowany na gorąco, na ciepło lub na zimno. W procesie walcowania odkształcenie ściskające jest wykonywane przy użyciu dwóch walców roboczych. Walce obracają się szybko, ciągnąc i ściskając stal pomiędzy stalowymi odlewami.
Wpływ formowania na zimno na gatunki odlewów staliwnych
Mikrostrukturę odlewów staliwnych można zmieniać poprzez kontrolowanie ogrzewania i chłodzenia. Doprowadziło to do opracowania różnych gatunków odlewów staliwnych. Zmiana mikrostruktury może zmienić gatunki odlewów staliwnych.
Formowanie na zimno to proces walcowania poniżej temperatury rekrystalizacji odlewu stalowego. Nacisk wywierany przez rolki na odlew stalowy powoduje dyslokacje w mikrostrukturze materiału, wpływając w ten sposób na gatunki odlewów stalowych. Wraz z gromadzeniem się tych dyslokacji, odlew stalowy staje się coraz twardszy i trudniejszy do odkształcenia. Walcowanie na zimno zmienia również stopień kruchości odlewu stalowego, który można przezwyciężyć poprzez obróbkę cieplną.
Wpływ formowania na gorąco na gatunki odlewów staliwnych
Obróbka cieplna obejmuje szereg procesów, w tym wyżarzanie, hartowanie i odpuszczanie. W przypadku odlewów staliwnych elastyczność i wytrzymałość są odwrotnie proporcjonalne. Obróbka cieplna może zwiększyć elastyczność kosztem wytrzymałości odlewów staliwnych i odwrotnie.
Mikrostruktura odlewu staliwnego ulega przemianie fazowej w określonej temperaturze. Obróbka cieplna opiera się na zrozumieniu i działaniu określonych punktów przejściowych:
Temperatura normalizacji: Austenit jest fazą, która tworzy inne struktury. Większość obróbek cieplnych najpierw podgrzewa odlew stali do jednorodnej fazy austenitu 1500-1800°F.
Górna temperatura krytyczna: Górna temperatura krytyczna to punkt temperatury, w którym zaczyna się cementyt lub ferryt. Dzieje się tak, gdy odlew stalowy stygnie od temperatury normalizacji. W zależności od zawartości węgla, punkt ten mieści się w przedziale 1333-1670°F.
Niższa temperatura krytyczna: Dolna temperatura krytyczna to punkt transformacji austenitu w perlit. Austenit nie może istnieć poniżej dolnej temperatury krytycznej wynoszącej 1333°F.
Szybkość chłodzenia: FTemperatura normalizacji do górnej i dolnej temperatury krytycznej określa mikrostrukturę gatunków odlewów staliwnych uzyskanych w temperaturze pokojowej.
Rodzaj obróbki cieplnej
Sferoidyzacja
Sferoidyzacja występuje, gdy odlew staliwny jest podgrzewany do temperatury około 1290°F przez 30 godzin. Warstwa cementytu w mikrostrukturze perlitu przekształca się w sferoidę, tworząc w ten sposób najbardziej miękki i plastyczny odlew staliwny.
Całkowicie wyżarzone
Odlew stalowy jest wyżarzany poprzez podgrzanie go do temperatury nieznacznie przekraczającej temperaturę krytyczną, a następnie schłodzenie w tempie około 36°F na godzinę. Proces ten wytwarza gruboziarnistą strukturę perlitu o elastyczności i braku naprężeń wewnętrznych.
Proces wyżarzania
Wyżarzanie procesowe może zmniejszyć naprężenia w odlewach staliwnych obrabianych na zimno. Odlew stalowy jest podgrzewany do temperatury 1025-1292°F. Dyslokacje w mikrostrukturze są naprawiane przez chłodzenie reformingu przedkrystalicznego odlewu staliwnego.
Wyżarzanie izotermiczne
Odlew stalowy jest najpierw podgrzewany do górnej temperatury krytycznej. Następnie jest schładzany do niższej temperatury krytycznej i utrzymywany. Następnie jest stopniowo schładzany do temperatury pokojowej. Proces ten zapewnia, że stalowy materiał odlewniczy osiągnie jednolitą temperaturę i mikrostrukturę przed kolejnym etapem chłodzenia.
Znormalizowany
Podgrzewaj odlew staliwny do temperatury normalizacji przez godzinę. W tym czasie odlew stalowy ostatecznie wchodzi w fazę austenitu. Następnie odlew stalowy jest chłodzony powietrzem. Normalizowanie wytwarza drobną mikrostrukturę perlityczną o wysokiej wytrzymałości i twardości.
Hartowanie
Odlew staliwny jest podgrzewany do temperatury normalizacji, a następnie hartowany (poprzez szybkie chłodzenie w wodzie, słonej wodzie lub oleju) do górnej temperatury krytycznej. Proces hartowania powoduje powstanie struktury martenzytycznej. W tym momencie gatunki stali do odlewania są wymagające, ale bardzo kruche.
Hartowana stal
Odpuszczanie hartowanej stali jest najczęściej stosowaną obróbką cieplną, ponieważ można dokładnie przewidzieć jej gatunki odlewnicze. Hartowana stal jest ponownie podgrzewana do temperatury poniżej dolnego punktu krytycznego, a następnie chłodzona. Klimat różni się w zależności od oczekiwanego rezultatu - najczęściej jest to zakres 298-401°F. Proces ten przywraca pewną wytrzymałość kruchym gatunkom staliwa, umożliwiając tworzenie się sferoidów.
Właściwości mechaniczne wpływają na gatunki odlewów stalowych
Właściwości mechaniczne, które wpływają na gatunki odlewów staliwnych, obejmują następujące aspekty zgodnie z międzynarodowymi standardami. Główne właściwości mechaniczne odlewów staliwnych
Twardość
Twardość to zdolność stalowych materiałów odlewniczych do wytrzymywania zużycia. Wzrost twardości można osiągnąć poprzez zwiększenie zawartości węgla i hartowanie w celu utworzenia martenzytu.
Moc
Wytrzymałość to siła wymagana do odkształcenia odlewu staliwnego. Normalizacja kawałka odlewu stalowego poprawi jakość odlewu stalowego, tworząc spójną mikrostrukturę w całym materiale.
Plastyczność
Plastyczność to gatunek odlewu stalowego odkształconego pod wpływem naprężenia rozciągającego. Ze względu na dyslokacje w mikrostrukturze, stal formowana na zimno ma niską elastyczność. Wyżarzanie procesowe poprawi to poprzez reformowanie kryształu odlewu stalowego, a tym samym wyeliminowanie niektórych dyslokacji.
Wytrzymałość
Wytrzymałość to zdolność odlewu stalowego do wytrzymywania nacisku bez pękania. Hartowana stal może być bardziej sztywna poprzez odpuszczanie, ponieważ do mikrostruktury odlewu staliwnego dodawane są sferoidy.
Obrabialność
Obrabialność odnosi się do problematycznych i łatwych w obróbce gatunków odlewów staliwnych formowanych przez cięcie, szlifowanie lub wiercenie. Na skrawalność wpływa głównie twardość odlewów staliwnych. Im bardziej złożony materiał, tym trudniej go obrabiać.
Lutowność
Lutowność to zdolność do spawania odlewów stalowych. Zależy ona głównie od składu chemicznego i obróbki cieplnej. Punkty topnienia, a także przewodność elektryczna i cieplna wpływają na lutowność odlewów staliwnych.
Opis jakości oparty na gatunkach odlewów staliwnych
Deskryptor jakości to symbol używany podczas oceny szerokiej gamy produktów odlewniczych przy użyciu systemu klas odlewów staliwnych. Na przykład opisują jakość handlową, przemysłową lub konstrukcyjną odlewów staliwnych. Te systemy klas odlewania stali dzielą stal na konkretne zastosowania i procesy produkcyjne na określone obszary, ułatwiając konsumentom podejmowanie decyzji. Zgodnie z systemem klas odlewania stali, jakość stali jest oceniana na podstawie opisu następujących czynników:
- Zdrowie wewnętrzne
- Skład chemiczny i jednorodność
- Stopień uszkodzenia powierzchni
- Zakres testów w procesie produkcyjnym
- Liczba, rozmiar i rozmieszczenie wtrąceń
- Twardość
System klasyfikacji odlewów staliwnych
ASTM, AISI i SAE wydały system klasyfikacji gatunków odlewów staliwnych, który zapewnia inżynierom, producentom i konsumentom standard odniesienia do oceny właściwości stali. Gatunki odlewów staliwnych są zazwyczaj szczegółowe, opisując wiele aspektów, takich jak skład chemiczny, właściwości fizyczne, obróbka cieplna, proces produkcji i forma stali.
System gatunków odlewów staliwnych ASTM
System opisowy ASTM dla gatunków staliwa ma postać liter, po których następują numery seryjne. Na przykład, użyj "A" dla metali żelaznych i "53" dla numeru galwanizowanej stali węglowej. Znaczenie ASTM A53 obejmuje następujące elementy:
skład chemiczny:
Węgiel: 0,25 (klasa A), 0,30 (klasa B)
Mangan: 0,95 (klasa A), 1,20 (klasa B)
Fosfor: 0,05
Siarka: 0,045
Zachowanie mechaniczne:
Wytrzymałość na rozciąganie: 330 MPa lub 48 000 psi (klasa A), 414 MPa lub 60 000 psi (klasa B)
Granica plastyczności: 207 MPa lub 30 000 psi (klasa A), 241 MPa lub 35 000 psi (klasa B)
Forma i przetwarzanie:
Rura NPS 1/8 - NPS 26
Stal ocynkowana
Czarny i hot-dip
Galwanizowany
Spawanie bezszwowe
System klas odlewów staliwnych SAE
System klas odlewów staliwnych AISI/SAE wykorzystuje cztery cyfry do klasyfikacji odlewów staliwnych. Pierwsze dwie cyfry wskazują stężenie gatunku stali i pierwiastków stopowych, a ostatnie dwie cyfry wskazują stężenie węgla zawartego w odlewie staliwnym. Przykładowo, SAE 5130 opisuje odlew staliwny o zawartości chromu 1% i węgla 0,30%. Przedrostek literowy wskazuje jakość towaru.
Dawang specjalizuje się w odlewaniu popularnych stali różnych gatunków. W przypadku odlewania stali odnosimy się do norm WCB i WCC dotyczących gatunków stali. Odlewanie stali stało się profesjonalną dziedziną Dawang, która może zaspokoić wiele zastosowań. Zapraszamy klientów do skontaktowania się z nami w dowolnym momencie i poinformowania nas o swoich potrzebach, abyśmy mogli przedstawić sugestie.
