Per què la composició de ferro silici decideix els resultats avall
El ferro silici s'afegeix al metall fos amb tres finalitats: eliminar l'oxigen, ajustar el contingut de silici i influir en la forma en què es forma el carboni a mesura que el metall es solidifica. Tots tres depenen de la composició química de l'aliatge més que del seu preu per tona. Dos lots del mateix grau nominal poden comportar-se de manera diferent a la cullera si un porta més carboni, més alumini o un nivell de fòsfor diferent, i aquesta diferència sovint apareix només a la fosa acabada.
La designació de grau en si és una abreviatura del contingut nominal de silici: FeSi45, FeSi65, FeSi70, FeSi72 i FeSi75 contenen aproximadament un 45, 65, 70, 72 i 75 per cent de silici respectivament. El balanç és de ferro juntament amb quantitats petites però decisives de carboni, alumini, calci, manganès, fòsfor i sofre. Els compradors haurien de tractar la xifra nominal com a punt de partida i l'espectre d'impureses com a especificació real.
Contingut de silici: poder de desoxidació i aliatge
El silici és l'element d'aliatge del nucli. Els graus de silici més alts com el FeSi75 ofereixen més capacitat de desoxidació per tona carregada, generen menys caiguda de temperatura a la cullera que l'addició de silici equivalent feta amb un grau inferior i deixen menys oxigen residual a l'acer o al ferro. A les foses de ferro, el silici també afavoreix la grafitització, de manera que el nivell escollit influeix directament en si la fosa es solidifica com a ferro gris o com a ferro dúctil.
Els graus més baixos, com el FeSi45, s'adapten a aplicacions sensibles al cost-on l'addició de silici necessària és modesta i on un pes de càrrega una mica més gran és acceptable. La regla de decisió pràctica és especificar el grau més baix que compleixi l'objectiu metal·lúrgic sense afegir-silici en excés, perquè l'excés de silici augmenta la fragilitat i pot perjudicar la mecanització.
Carboni i alumini: estructura i formació del grafit
Carboni.Fins i tot unes quantes centèsimes de per cent són importants en la pràctica de fusió baixa en carboni. El carboni de l'aliatge actua com a influència de grafitització i pot contribuir a la precipitació del carbur, cosa que és desitjable en alguns ferros grises-resistents al desgast, però perjudicial en ferro dúctil on pot interferir amb la formació de nòduls. Per tant, es prefereixen els graus amb un baix contingut en carboni per al tractament de ferro dúctil.
Alumini.L'alumini és un fort desoxidant i és útil en la pràctica de l'acer mort, però un nivell incontrolat en un grau de fosa provoca forats, porositat subterrània i inclusions tipus-escòries. Com que l'alumini és difícil d'eliminar un cop ha entrat a la fosa, el límit d'especificació s'ha de fer complir al proveïdor en lloc de corregir-lo a la foneria.
Manganès i sofre: fluïdesa i fragilitat en calent
El manganès i el sofre s'han de jutjar conjuntament. El sofre és perjudicial per si mateix: forma pel·lícules de sulfur de ferro de baix punt de fusió als límits del gra i provoca fragilitat en calent, que es mostra com a esquerdament o esquinçament durant la solidificació i el rodatge. El manganès contraresta això combinant-se amb sofre per formar un sulfur de fusió més alt que és molt menys nociu, i també millora l'estat de l'escòria i la fluïdesa del metall en seccions primes.
La implicació pràctica és que el contingut de manganès de l'aliatge només és útil en relació amb la càrrega de sofre de la fosa. Un grau amb un equilibri favorable de manganès a sofre proporciona un metall més net i fluid per a peces de fosa de parets fines-, mentre que una proporció desfavorable deixa que el sofre pugui danyar tot i que la xifra de manganès sembli acceptable al paper.
Fòsfor: el risc de fragilització
El fòsfor redueix la tenacitat i augmenta la temperatura de transició dúctil-a-de l'acer i el ferro. En peces de fosa i forja que han d'absorbir l'impacte o operar a baixa temperatura, el contingut de fòsfor és un dels primers límits a estrènyer, i en els ferroaliatges baixos en carboni, el fòsfor introduït per l'addició de ferrosilici és sovint una part important del balanç total de fòsfor. Per aquest motiu, els proveïdors de components de precisió especifiquen un nivell màxim de fòsfor a l'aliatge en lloc d'acceptar un grau comercial estàndard.
Coincidència de la nota amb l'aplicació posterior
| Aplicació aigües avall | Grau típic | Motiu de l'elecció |
|---|---|---|
| Ferro colat gris per a canonades, carcasses i bases de màquines | FeSi65 a FeSi70 | Afavoreix la morfologia favorable del grafit i millora la resistència a la tracció i l'estabilitat tèrmica |
| Ferro dúctil per a engranatges, carcassa de bombes i peces a pressió | FeSi72 a FeSi75 amb baix carboni i baix alumini | Admet la nodulització i evita la interferència del carbur en l'estructura de grafit |
| Desoxidació d'acers estructurals i aliats | FeSi65 a FeSi75 | Alta eficiència de desoxidació amb una pèrdua de temperatura controlada a la cullera |
| Fabricació general d'acer{0}}sensible als costos | FeSi45 | Menor cost per tona d'aliatge on un pes de càrrega més gran és acceptable |
| Producció d'aliatges no-ferrosos i especials | FeSi75 d'alta puresa | Es requereix un baix contingut d'elements de tramp per a la neteja del producte aigües avall |
| Acer on la tenacitat a l'impacte o el servei a baixa temperatura són importants | Qualsevol grau amb un límit de fòsfor estricte | El fòsfor restringeix la duresa, de manera que el límit importa més que la xifra nominal de silici |
Especificació i inspecció d'entrada
El control de la composició només funciona si l'especificació s'escriu en termes dels elements que realment importen i si es compara cada lliurament.
Especifiqueu el silici com a rang amb una propagació màxima, no com a mínim únic, de manera que els lots successius romanguin intercanviables a la fosa.
Establiu màxims explícits per al carboni, l'alumini, el fòsfor i el sofre i indiqueu si cada límit s'aplica a l'anàlisi del lot o a la mitjana del lliurament.
Comproveu la distribució de la mida de les partícules on el material s'utilitza per a la inoculació tardana o per a l'alimentació de filferro, ja que les fraccions fines es dissolen de manera diferent dels grumolls gruixuts.
Conserveu una mostra de cada lliurament i compareu cada anàlisi nova amb la mitjana corrent dels lots anteriors; una mitjana desplaçada indica un canvi en la matèria primera o la pràctica del forn del proveïdor abans que es converteixi en una queixa del client.
Acordeu per endavant com es gestiona un-lot no conforme, inclòs el mètode de referència que s'ha d'utilitzar en cas de disputar un resultat.
D'aquesta manera, la composició de ferrosilici deixa de ser un certificat que s'arxiva i es converteix en una palanca de la qualitat de la fosa: s'escull el grau per al treball metal·lúrgic, s'estableixen els límits d'impureses per al mode de fallada que importa i cada lliurament es verifica contra tots dos.
Preguntes freqüents
P: Un grau de silici més alt sempre dóna millors resultats?
No sempre. Els graus de silici més alts donen més poder de desoxidació per tona, però -afegir silici augmenta la fragilitat i pot perjudicar la mecanització. El grau correcte és el més baix que assoleix l'objectiu metal·lúrgic.
P: Per què és un problema l'alumini si és un desoxidant?
L'alumini incontrolat en un grau de fosa provoca forats, porositat subterrània i inclusions, i és molt difícil d'eliminar una vegada que està a la fosa. S'ha de limitar al proveïdor d'aliatges.
P: Com interactuen el manganès i el sofre al ferro silici?
El manganès fixa el sofre com a sulfur de fusió més alta en lloc de permetre que es formin pel·lícules de sulfur de ferro de baixa fusió als límits del gra. Per tant, l'equilibri de manganès a sofre és més significatiu que la xifra de manganès sola.
P: Per què els productors de ferro dúctil insisteixen en ferro silici baix en carboni?
El carboni de l'aliatge pot promoure la precipitació del carbur i interferir amb l'esferoidització del grafit. Un nivell de carboni baix controlat protegeix la formació de nòduls en el tractament de ferro dúctil.
P: Quan el contingut de fòsfor esdevé crític?
Sempre que es requereixi duresa o servei a baixa temperatura. El fòsfor augmenta la temperatura de transició dúctil-a-fràgil, de manera que els components-crítics d'impacte necessiten un límit de fòsfor més estricte a l'aliatge.
P: Com s'ha de verificar un lliurament?
Mitjançant anàlisi de silici, carboni, alumini, fòsfor i sofre amb l'especificació acordada, juntament amb comprovacions de la mida de les partícules si escau i retenció d'una mostra segellada per a cada lliurament.
