As propriedades de fundição e características do processo de ferro dúctil

Devido ao alto teor de carbono e silício, ferro dúctil, como ferro fundido cinzento, tem boa fluidez e capacidade de autorregeneração. No entanto, devido às diferenças nos processos de tratamento pré-forno e processos de solidificação, existem diferenças significativas nas propriedades de fundição entre o ferro dúctil e o ferro fundido cinzento, e, portanto, seus processos de fundição também são diferentes.

EU. Fluidez do Ferro Dúctil e Processo de Fundição

Durante o processo de esferoidização, a adição de agentes esferoidizantes faz com que a temperatura do ferro fundido diminua. Ao mesmo tempo, elementos como magnésio e terras raras formam inclusões no distribuidor e no sistema de vazamento. Como resultado, a fluidez do ferro fundido diminui após o tratamento de esferoidização. Além disso, se essas inclusões entrarem na cavidade do molde, eles causarão defeitos de fundição, como inclusões, furos, e superfícies de fundição ásperas.
Para resolver os problemas acima mencionados, os seguintes pontos precisam ser observados no processo de fundição de ferro dúctil:
1.1 A espuma superficial do líquido de ferro na concha deve ser removida completamente. É melhor usar um bocal de bule para servir.
1.2 O teor residual de magnésio deve ser rigorosamente controlado, de preferência abaixo 0.06%.
1.3 O sistema de vazamento deve ter dimensões suficientes para garantir que o líquido de ferro possa preencher a cavidade o mais rápido possível e evitar turbulências.
1.4 Um sistema de vazamento semifechado deve ser adotado. De acordo com os dados recomendados pela American Foundry Society, a proporção do canal de vazamento reto, o canal de vazamento transversal e o canal de vazamento interno são 4:8:3.
1.5 A porta de vazamento interna deve estar o mais próximo possível do fundo do molde.
1.6 A instalação de uma tela de filtro no sistema de vazamento pode ajudar a remover inclusões.
1.7 A temperatura de vazamento deve ser aumentada adequadamente para aumentar a capacidade de enchimento do líquido de ferro e evitar a formação de carbonetos. Para líquido de ferro tratado com terras raras, a temperatura de vazamento pode consultar os manuais relevantes na China. Para líquido de ferro tratado com magnésio, de acordo com os dados recomendados pela American Foundry Society, quando a espessura da parede da peça fundida é de 25 mm, a temperatura de vazamento não deve ser inferior a 1315 ℃; quando a espessura da parede é de 6 mm, a temperatura de vazamento não deve ser inferior a 1425 ℃.

II. Características de Solidificação do Ferro Dúctil e Características do Processo de Inclusão-Remoção

Comparado com ferro fundido cinzento, o ferro dúctil tem diferenças significativas em suas características de solidificação, manifestado principalmente nos seguintes aspectos:
2.1 A faixa de solidificação eutética do ferro dúctil é relativamente ampla. Durante a solidificação eutética do ferro fundido cinzento, as extremidades da grafite lamelar estão sempre em contato com o ferro fundido, assim, o processo de solidificação eutética prossegue de forma relativamente rápida. Para ferro dúctil, uma vez que as esferas de grafite são rodeadas por uma concha de austenita na fase posterior de crescimento, seu crescimento requer difusão do átomo de carbono, e assim o processo de solidificação é relativamente lento. Como resultado, para manter o processo de solidificação eutética, é necessário formar novos núcleos de cristal de grafite no novo núcleo heterogêneo de grafite através de uma nova solidificação eutética sob um sub-resfriamento maior. Portanto, durante o processo de solidificação do ferro dúctil, existe uma ampla área de coexistência líquido-sólido na seção transversal, e seu modo de solidificação tem a característica de solidificação coloidal. Isso dificulta o vazamento secundário durante o processo de solidificação do ferro dúctil.
2.2 O núcleo de grafite no ferro dúctil é mais abundante. Após tratamento de balização e esferoidização, o núcleo de grafite no ferro dúctil é muito maior do que no ferro fundido cinzento, e, portanto, o tamanho de seus grãos eutéticos também é muito menor que o do ferro fundido cinzento.
2.3 O ferro dúctil tem uma força de expansão eutética relativamente grande. Durante o processo de solidificação eutética do ferro dúctil, a grafite é rapidamente envolvida pela casca de austenita. Durante o crescimento do grafite, a expansão causada pelo aumento de volume não pode ser transferida para o ferro fundido, resultando assim em uma grande força de expansão eutética. Quando a rigidez do molde não é alta, a expansão eutética resultante causará defeitos de porosidade de contração.
2.4 Durante o processo de solidificação, as mudanças de volume do ferro dúctil podem ser divididas em três estágios: a contração do líquido durante o período desde o momento em que o ferro fundido é derramado no molde até que ele esfrie até a temperatura eutética; a expansão de volume causada pela precipitação de esferas de grafite durante o processo de solidificação eutética; e a contração do corpo durante o processo de resfriamento após a solidificação do ferro fundido.

III. Devido às características de solidificação acima mencionadas, da perspectiva do resfriamento secundário, as seguintes características são observadas para o ferro dúctil no processo de fundição:

3.1 O molde deve ter um alto grau de compactação para garantir que tenha rigidez suficiente para suportar a força de expansão eutética durante a solidificação eutética do ferro dúctil.. Deve-se notar que neste momento, medidas especiais devem ser tomadas para melhorar a permeabilidade do molde, e ao mesmo tempo, o teor de umidade na areia de moldagem deve ser reduzido tanto quanto possível para evitar “bloqueio de fogo”.
3.2 Defina razoavelmente os risers. Os risers para ferro dúctil são diferentes daqueles de aço comum e ferro fundido branco. A racionalidade de instalar risers para ferro dúctil reside no fato de que eles podem compensar totalmente a contração líquida do ferro fundido. Quando o ferro fundido entra no estágio de expansão eutética, o sistema de vazamento e o pescoço do riser congelam imediatamente, permitindo que a peça fundida se autorregule utilizando a expansão causada pela precipitação de grafite.
3.3 A caixa de areia deve ter rigidez suficiente, e deve haver um dispositivo de fixação seguro entre as caixas superior e inferior.

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