ریخته گری فولاد آلیاژی به دلیل خواص مکانیکی عالی مانند استحکام بالا، چقرمگی خوب و مقاومت در برابر سایش به طور گسترده در صنایع مختلف استفاده می شود. با این حال، در طول فرآیند ریختهگری، عیوب متالورژیکی ممکن است رخ دهد که میتواند به طور قابلتوجهی بر کیفیت و عملکرد ریختهگری تأثیر بگذارد. به عنوان یک تامین کننده حرفه ای ریخته گری فولاد آلیاژی، ما تجربه زیادی در برخورد با این مسائل داریم. در این وبلاگ به بررسی عیوب متالورژیکی رایج در ریخته گری فولاد آلیاژی و علل آن می پردازیم.
1. تخلخل
تخلخل یکی از رایج ترین عیوب متالورژیکی در ریخته گری فولاد آلیاژی است. به وجود حفره ها یا حفره های کوچک در داخل قالب اشاره دارد. دو نوع اصلی تخلخل وجود دارد: تخلخل گاز و تخلخل انقباضی.
تخلخل گاز
تخلخل گاز در اثر گیر افتادن گاز در طول فرآیند انجماد ایجاد می شود. هنگامی که فولاد آلیاژی مذاب در قالب ریخته می شود، گازهایی مانند هیدروژن، نیتروژن و اکسیژن می توانند در فلز مایع حل شوند. با سرد شدن و جامد شدن فلز، حلالیت این گازها کاهش می یابد و تمایل به تشکیل حباب دارند. اگر این حباب ها نتوانند از فلز مذاب قبل از جامد شدن خارج شوند، در قالب ریخته گری به دام می افتند و در نتیجه تخلخل گاز ایجاد می شود.
علل اصلی تخلخل گاز عبارتند از:
- رطوبت در قالب یا هسته: هنگامی که توسط فلز مذاب حرارت داده می شود، رطوبت می تواند به هیدروژن و اکسیژن تجزیه شود و باعث افزایش محتوای گاز در ریخته گری شود.
- مواد اولیه آلوده: ناخالصی های موجود در مواد خام فولاد آلیاژی، مانند زنگ زدگی یا روغن، می توانند گازها را در حین ذوب آزاد کنند.
- تهویه ناکافی: اگر قالب کانال های هواگیری مناسب نداشته باشد، گازها به راحتی نمی توانند خارج شوند و منجر به گیر افتادن گاز می شود.
تخلخل انقباضی
تخلخل انقباضی به دلیل انقباض حجمی فولاد آلیاژی در طول انجماد رخ می دهد. با سرد شدن فلز مذاب، منقبض می شود و اگر فلز مایع کافی برای پر کردن فضای ایجاد شده در اثر انقباض وجود نداشته باشد، حفره هایی ایجاد می شود.
علل اصلی تخلخل انقباض عبارتند از:
- طراحی ضعیف تغذیه: اگر سیستم دریچه و رایزر به درستی طراحی نشده باشد، نمی تواند فلز مذاب کافی را برای جبران انقباض تامین کند و در نتیجه تخلخل انقباض ایجاد می شود.
- دمای ریزش بالا: دمای ریختن بالا می تواند انقباض حجمی فولاد آلیاژی را افزایش دهد و تغذیه ریخته گری را دشوارتر کند.
- سرعت خنک کننده سریع: سرعت سرد شدن سریع می تواند باعث شود لایه بیرونی ریخته گری به سرعت جامد شود و از جریان یافتن فلز مایع به مرکز ریخته گری برای جبران انقباض جلوگیری کند.
2. ترک
ترک ها یکی دیگر از نقص های متالورژیکی جدی در ریخته گری فولاد آلیاژی است. آنها می توانند استحکام و دوام ریخته گری را کاهش دهند و حتی ممکن است منجر به شکست آن شوند. دو نوع اصلی ترک وجود دارد: ترک های گرم و ترک های سرد.
ترک های داغ
ترک های داغ در طول فرآیند انجماد زمانی که فولاد آلیاژی در حالت نیمه جامد است رخ می دهد. آنها معمولاً به دلیل تنش حرارتی بالا و شکل پذیری کم فولاد آلیاژی در دماهای بالا ایجاد می شوند.
علل اصلی ترک های داغ عبارتند از:
- محتوای سولفور و فسفر بالا: گوگرد و فسفر می توانند ترکیباتی با نقطه ذوب پایین در فولاد آلیاژی ایجاد کنند که می تواند مرزهای دانه را ضعیف کرده و ریخته گری را مستعد ترک خوردگی داغ کند.
- سرعت خنک کننده سریع: سرعت سرد شدن سریع می تواند تنش حرارتی بالایی در ریخته گری ایجاد کند و خطر ترک خوردگی داغ را افزایش دهد.
- طراحی ضعیف ریخته گری و قالب: گوشه های تیز، تغییرات ناگهانی در ضخامت بخش، و طراحی نامناسب دریچه و بالابر همگی می توانند باعث تمرکز تنش و ایجاد ترک های داغ شوند.
ترک های سرد
ترک های سرد پس از جامد شدن کامل ریخته گری و سرد شدن تا دمای اتاق ایجاد می شوند. آنها معمولاً به دلیل تنش پسماند در ریخته گری و وجود هیدروژن ایجاد می شوند.
علل اصلی ترک های سرد عبارتند از:
- استرس پسماند: تنش پسماند می تواند در طول فرآیند ریخته گری به دلیل سرد نشدن یکنواخت، تبدیل فاز یا تغییر شکل مکانیکی ایجاد شود. تنش پسماند بالا می تواند از استحکام تسلیم فولاد آلیاژی فراتر رود و باعث ایجاد ترک های سرد شود.
- تردی هیدروژنی: هیدروژن می تواند در طول فرآیند ریخته گری به فولاد آلیاژی پخش شود، به ویژه هنگامی که رطوبت در قالب یا هسته وجود دارد. هیدروژن می تواند شکل پذیری فولاد آلیاژی را کاهش دهد و آن را در برابر تنش مستعد تر کند.
3. شمول
آخال ها ذرات خارجی هستند که در ریخته گری فولاد آلیاژی وجود دارند. آنها را می توان به دو نوع تقسیم کرد: ادخال درون زا و ادخال برون زا.
گنجاندن درون زا
آخال های درون زا در طول فرآیند ذوب و انجماد در فولاد آلیاژی مذاب تشکیل می شوند. آنها معمولاً اکسیدها، سولفیدها یا سیلیکات ها هستند که از واکنش بین عناصر آلیاژی و ناخالصی های موجود در مواد خام تولید می شوند.
علل اصلی انکلوژن های درون زا عبارتند از:
- اکسیداسیون فلز مذاب: هنگامی که فولاد آلیاژی مذاب در معرض هوا قرار می گیرد، می تواند با اکسیژن واکنش داده و اکسید تشکیل دهد.
- واکنش بین عناصر آلیاژی و ناخالصی ها: برای مثال گوگرد موجود در مواد خام می تواند با منگنز واکنش داده و ادخال سولفید منگنز را تشکیل دهد.
اجزاء برون زا
آخال های اگزوژن ذرات خارجی هستند که از بیرون وارد فولاد آلیاژی مذاب می شوند. آنها می توانند ذرات شن و ماسه از قالب یا هسته، مواد نسوز از پوشش کوره یا زباله های تجهیزات جابجایی باشند.
علل اصلی ادخال اگزوژن عبارتند از:
- قالب و کیفیت هسته ضعیف: اگر قالب یا هسته به درستی ساخته یا تمیز نشده باشد، می توان ذرات ماسه را در حین ریختن به فلز مذاب شست.
- پوشش کوره آلوده: مواد نسوز از پوشش کوره می توانند شکسته شده و وارد فولاد آلیاژی مذاب شوند.
- برخورد نادرست با فلز مذاب: در حین انتقال فلز مذاب از کوره به قالب، زباله های ملاقه یا سایر تجهیزات جابجایی می توانند به داخل فلز بریزند.
4. تفکیک
تفکیک به توزیع غیر یکنواخت عناصر آلیاژی در ریخته گری فولاد آلیاژی اشاره دارد. دو نوع اصلی جداسازی وجود دارد: تفکیک کلان و تفکیک خرد.
کلان - تفکیک
تفکیک ماکرو توزیع غیر یکنواخت در مقیاس بزرگ عناصر آلیاژی در ریخته گری است. این می تواند ناشی از حرکت فلز مذاب در طول انجماد باشد، مانند همرفت و جداسازی گرانشی.
علل اصلی جداسازی کلان عبارتند از:
- همرفت در فلز مذاب: جریان های همرفتی در فولاد آلیاژی مذاب می تواند باعث انتقال عناصر آلیاژی به قسمت های مختلف ریخته گری شده و در نتیجه توزیع غیر یکنواخت شود.
- تفکیک جاذبه: به دلیل تفاوت در چگالی بین عناصر آلیاژی و فلز پایه، عناصر سنگین تر ممکن است به پایین ریخته گری فرو بروند، در حالی که عناصر سبک تر ممکن است به سمت بالا شناور شوند.
خرد - تفکیک
تفکیک میکرو، توزیع غیر یکنواخت در مقیاس کوچک عناصر آلیاژی در داخل دانهها یا در مرز دانههای ریختهگری است. عمدتاً به دلیل نرخ های مختلف انجماد عناصر آلیاژی در طول فرآیند انجماد ایجاد می شود.
علل اصلی جداسازی خرد عبارتند از:
- انجماد غیر تعادلی: در طول انجماد سریع فولاد آلیاژی، عناصر آلیاژی ممکن است زمان کافی برای انتشار یکنواخت نداشته باشند و در نتیجه جداسازی میکرو ایجاد شود.
- تبدیل فاز: تبدیل فاز در حین انجماد همچنین می تواند باعث توزیع مجدد عناصر آلیاژی شود که منجر به جداسازی میکرو می شود.
راه حل ها و خدمات ما
ما به عنوان تامین کننده ریخته گری فولاد آلیاژی، مجموعه ای از اقدامات موثر را برای جلوگیری و کنترل این عیوب متالورژیکی توسعه داده ایم. به عنوان مثال، ما از مواد خام با کیفیت بالا برای کاهش محتوای ناخالصیها، بهینهسازی طراحی دریچه و بالابر برای بهبود تغذیه ریختهگری، و کنترل دمای ریختن و سرعت خنکسازی برای به حداقل رساندن تنش حرارتی استفاده میکنیم.
ما طیف گسترده ای از ریخته گری فولاد آلیاژی از جملهریخته گری میل لنگ فولاد آلیاژی دریایی،ریخته گری پمپ های فولادی آلیاژی مقاوم در برابر خوردگی، وریخته گری دنده فولادی آلیاژی مقاوم در برابر سایش. ریخته گری ما با کنترل کیفیت دقیق برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان بالا ساخته شده است.
اگر به ریخته گری فولاد آلیاژی ما علاقه مند هستید یا در مورد عیوب متالورژیکی سؤالی دارید، لطفاً برای تهیه و مذاکره با ما تماس بگیرید. ما متعهد به ارائه بهترین محصولات و خدمات به شما هستیم.
مراجع
- کمپبل، جی (2003). ریخته گری. باترورث - هاینمن.
- Flemings، MC (1974). پردازش انجماد. مک گراو - هیل.
- Kalpakjian, S., & Schmid, SR (2014). مهندسی ساخت و فناوری. پیرسون.
