Perché è necessario il trattamento termico per la ghisa duttile?
Nella ghisa duttile, la grafite è sferica e il suo effetto indebolente e distruttivo sulla matrice è più debole di quello della grafite a scaglie. Le proprietà della ghisa duttile dipendono principalmente dalla struttura della matrice, mentre la grafite ha un'influenza secondaria. Il miglioramento della struttura della matrice della ghisa duttile attraverso vari trattamenti termici può migliorarne le proprietà meccaniche a vari livelli. A causa dell'influenza di fattori quali la composizione chimica, la velocità di raffreddamento e gli agenti sferoidizzanti, una struttura mista di ferrite, perlite, cementite e grafite appare spesso nella struttura del getto, specialmente nelle aree a parete sottile dei getti. Lo scopo del trattamento termico è ottenere la struttura desiderata, migliorando così le proprietà meccaniche.
I metodi di trattamento termico comunemente usati per la ghisa duttile sono i seguenti
Ⅰ
Ricottura di grafitizzazione a bassa-temperatura: temperatura di riscaldamento 720~760 gradi. Raffreddamento nel forno fino a una temperatura inferiore a 500 gradi e quindi raffreddamento ad aria-. Questo decompone la cementite eutettoide, ottenendo ghisa duttile con matrice ferritica, migliorando così la tenacità.
Ⅱ
Ricottura di grafitizzazione ad alta temperatura: 880~930 gradi, quindi riscaldamento a 720~760 gradi e mantenimento. Raffreddamento nel forno fino a una temperatura inferiore a 500 gradi e quindi raffreddamento ad aria-. Ciò elimina la struttura della ghisa bianca, ottenendo ghisa duttile con matrice di ferrite, migliorando la plasticità, riducendo la durezza e aumentando la tenacità.
Ⅲ
Normalizzazione dell'austenitizzazione completa: 880~930 gradi, metodo di raffreddamento: raffreddamento a nebbia, raffreddamento ad aria o raffreddamento ad aria. Per ridurre lo stress, viene aggiunto un processo di tempra: 500~600 gradi. Si ottiene così perlite + una piccola quantità di ferrite + grafite sferoidale, migliorando robustezza, durezza e resistenza all'usura.
Ⅳ
Normalizzazione dell'austenitizzazione incompleta: riscaldamento a 820~860 gradi, metodo di raffreddamento: raffreddamento a nebbia, raffreddamento ad aria o raffreddamento ad aria secca. Per ridurre lo stress, viene aggiunto un processo di rinvenimento: 500~600 gradi, per ottenere una struttura perlitica con una piccola quantità di ferrite dispersa, con conseguenti proprietà meccaniche migliori.
Ⅴ
Tempra e rinvenimento: riscaldamento a 840~880 gradi, metodo di raffreddamento: raffreddamento ad olio o acqua, temperatura di rinvenimento dopo la tempra: 550~600 gradi, per ottenere una struttura di sorbite temperata, migliorando le proprietà meccaniche complete.
Ⅵ
Tempra isotermica: riscaldamento a 840~880 gradi, tempra in un bagno di sale a 250~350 gradi, per ottenere proprietà meccaniche complete, in particolare migliorando resistenza, tenacità e resistenza all'usura.
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Nota speciale
Durante il riscaldamento del trattamento termico, la temperatura del forno della fusione è generalmente inferiore a 350 gradi. La velocità di riscaldamento dipende dalle dimensioni e dalla complessità della fusione e viene selezionata tra 30 e 120 gradi/h. Per le parti grandi e complesse, la temperatura di ingresso del forno dovrebbe essere bassa e la velocità di riscaldamento dovrebbe essere lenta. La temperatura di riscaldamento dipende dalla struttura della matrice e dalla composizione chimica. Il tempo di mantenimento dipende dallo spessore della parete del getto.
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Trattamento di ricottura della ghisa sferoidale
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Altri metodi
Inoltre, i getti di ghisa duttile possono essere induriti in superficie utilizzando metodi ad alta-frequenza, media-frequenza o fiamma per ottenere elevata durezza, resistenza all'usura e alla fatica. La nitrurazione dolce può essere utilizzata anche per migliorare la resistenza all'usura dei getti.
Trattamento di bonifica di getti di ghisa duttile
I getti di ghisa duttile, utilizzati come cuscinetti, richiedono una maggiore durezza. Pertanto, vengono spesso raffreddati e temperati a basse temperature. Il processo prevede il riscaldamento della fusione a 860-900 gradi, mantenendola a questa temperatura per consentire alla matrice originale di austenitizzare completamente, quindi raffreddandola in olio o sale fuso per ottenere la tempra. Successivamente viene rinvenuta a 250-350 gradi, trasformando la matrice originaria in martensite rinvenuta e austenite trattenuta, mentre la morfologia originaria della grafite sferoidale rimane inalterata. I getti trattati possiedono un'elevata durezza e un certo grado di tenacità, conservano le proprietà lubrificanti della grafite e mostrano una migliore resistenza all'usura.
I getti di ghisa duttile, utilizzati come componenti di alberi come alberi a gomiti e bielle nei motori diesel, richiedono elevata resistenza e buone proprietà meccaniche complessive, rendendo necessario un trattamento di bonifica. Il processo è il seguente: le parti in ghisa vengono riscaldate a 860-900 gradi e mantenute a quella temperatura per austenitizzare la matrice, quindi raffreddate in olio o sale fuso, seguite da rinvenimento a 500-600 gradi per ottenere una struttura di sorbite temperata (generalmente con una piccola quantità di ferrite a blocchi), mentre la morfologia originale della grafite sferoidale rimane invariata. Dopo il trattamento, la resistenza e la tenacità sono ben abbinate, adatte alle condizioni di lavoro delle parti dell'albero.
Ricottura della ghisa sferoidale per migliorare la tenacità
La ghisa duttile ha una maggiore tendenza a sbiancare rispetto alla normale ghisa grigia durante il processo di fusione e anche il suo stress interno è relativamente elevato. È difficile ottenere una matrice pura di ferrite o perlite nelle parti in ghisa. Per migliorare la duttilità o la tenacità delle parti in ghisa, queste vengono spesso riscaldate nuovamente a 900-950 gradi e mantenute a quella temperatura per un tempo sufficiente per la ricottura ad alta-temperatura, quindi raffreddate in forno a 600 gradi prima di essere rimosse dal forno. Durante il processo, la cementite nella matrice si decompone in grafite, che precipita dall'austenite. Questa grafite si accumula attorno alla grafite sferoidale originaria e l'intera matrice si trasforma in ferrite.
Se la microstruttura as cast è costituita da una matrice (ferrite + perlite) e grafite sferoidale, per migliorare la tenacità è necessario solo scomporre la cementite contenuta nella perlite in ferrite e grafite sferoidale. A questo scopo, la parte in ghisa viene nuovamente riscaldata fino alla temperatura eutettoidica di 700-760 gradi, mantenuta a quella temperatura e quindi raffreddata in forno fino a 600 gradi prima di essere rimossa dal forno e raffreddata ulteriormente.
Normalizzante per migliorare la resistenza della ghisa sferoidale
Lo scopo della normalizzazione della ghisa duttile è trasformare la microstruttura della matrice in una microstruttura di perlite fine. Il processo prevede il riscaldamento dei pezzi fusi in ghisa duttile con una matrice di ferrite e perlite a 850-900 gradi. La ferrite e la perlite originali vengono convertite in austenite e parte della grafite sferoidale si dissolve nell'austenite. Dopo la conservazione del calore e il raffreddamento ad aria, l'austenite viene trasformata in perlite fine, aumentando così la resistenza dei getti di ghisa duttile.
Introduzione dell'azienda
Shanxi Jintai Hongye Casting & Forging Machinery Co., Ltd., con sede nella provincia di Shanxi, Cina, è un produttore leader di raccordi per tubi in ghisa duttile, tubi, varie valvole e cappucci, sfruttando appieno le abbondanti materie prime industriali della regione.
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