 |
|
27 Jun 2014
Basic conditions to prevent shrinkage defect in ductile cast iron |
|
1. CE volumes
If possible it must adjusted the values of carbon equivalent (CE = C% + Si%/3) to be up, which will make the crystallization volumes of graphite during cooling for eutectic type will be increasing which the chance that have the shrinkage was reduced, because of the expansion of graphite is quadruple. If the volumes of carbon in hypoeutectic structure is increased, will make the shrinkage is low and when the carbon element volumes is at 3.75% or CE is at 4.5% or nearby which will make the shrinkage is lowest but if the carbon element volumes is higher than as above then the shrinkage maybe come back again. Influence of carbon element volumes to the shrinkage in ductile cast iron as following the picture.
2. Chemical compositionThe element of both carbon and silicon are helping to reduce the shrinkage, which the carbon is main element to reduce shrinkage, but for other element will promote the shrinkage, as below picture.
Elements promote to shrinkage are· Elements that can separate to mix with molten metal such as P, Mo and Cr· Elements that have low melting point and become to vapor easily such as Mg, Sb and Pb· Elements promote to pin hole such as Al and Mg· Elements promote to chill such as Mo, Cr and Mn 3. Chill preventionThe molten metal that have becoming to good graphite and has no chill, will have the shrinkage is in low level.If use raw material and the melting method is not suitable or add too much Mg then make the Mg residual is in high level or add not enough inoculant, it maybe effect to graphite crystallization is slow or the molten metal that there are Mn, Cr, P in high volume at hot spot zone, which it is easy to segregation of element. The reason as above it is easy to occur chill and effects to the shrinkage in high volume.4. Pouring temperature
High pouring temperature will effect to shrinkage was increased. Therefore it should be controlled pouring temperature as lowest as possible but do not have misrun defects.
1. ปริมาณคาร์บอนสมมูล (CE)ถ้าเป็นไปได้เพิ่มปริมาณคาร์บอนสมมูล (CE=C% + Si%/3) ให้สูงขึ้น จะทำให้ปริมาณการตกผลึกของแกรไฟต์ในระหว่างการเย็นตัวแบบยูเทคติกเพิ่มมากขึ้น โอกาสการเกิดโพรงหดตัวลดลง เนื่องจากการขยายตัวของแกรไฟต์ถึง 4 เท่า และถ้า ส่วนผสมไฮโปยูเทคติก ถ้ามีปริมาณ ธาตุ C เพิ่มขึ้นจะทำให้การเกิดโพรงหดตัวต่ำลง และเมื่อปริมาณธาตุ C อยู่ที่ 3.75% หรือ ค่า CE = 4.5 หรือใกล้เคียงแล้ว จะทำให้เกิดโพรงหดตัวในปริมาณที่ต่ำที่สุด แต่ถ้าปริมาณธาตุ C สูงกว่าค่าดังกล่าว จะทำให้การเกิดโพรงหดตัวกลับมามากอีกครั้ง
อิทธิพลของปริมาณธาตุ C ต่อการเกิดโพรงหดตัวในเหล็กหล่อแกรไฟต์กลมตามรูปข้างล่าง
2. ส่วนผสมทางเคมี
ธาตุคาร์บอน C และ ซิลิกอน Si ช่วยลดการเกิดโพรงหดตัว โดยเฉพาะ C จะเป็นธาตุหลักที่ส่งเสริมให้การเกิดโพรงหดตัวลดลง แต่ธาตุอื่นๆ จะส่งเสริมการเกิดโพรงหดตัวเพิ่มมากขึ้น ดูได้จากรูปดังต่อไปนี้
ธาตุที่ส่งเสริมการเกิดโพรงหดตัวคือ· ธาตุที่แยกตัวเข้าไปฝังกับน้ำโลหะ เช่น P, Mo, Cr· ธาตุที่มีจุดหลอมเหลวต่ำและกลายเป็นไอได้ง่าย เช่น Mg, Sb, Bi, Pb· ธาตุที่ส่งเสริมการเกิดตามด เช่น Al, Mg· ธาตุที่ส่งเสริมการเกิดคาร์ไบด์ เช่น Mo, Cr, Mn 3. การป้องกันการเกิด Chillน้ำโลหะที่มีการกลายเป็นแกรไฟต์ที่ดีและไม่มีการเกิด Chill จะมีการเกิดโพรงหดตัวในระดับต่ำหากการใช้วัตถุดิบและวิธีการหลอมที่ไม่เหมาะสม หรือการเติมสารที่ทำให้กลายเป็นแกรไฟต์กลมมากจนเกินไปจนทำให้ปริมาณ Mg ตกค้างอยู่ในระดับสูง หรือการเติมสารอินนอคคูแลนด์ที่ไม่เพียงพอ อาจก่อให้เกิดการตกผลึกของแกรไฟต์ที่ช้า หรือ น้ำโลหะที่มีปริมาณธาตุ Mn, Cr, P สูงในบริเวณจุดร้อน ซึ่งง่ายต่อการเกิดการแยกตัวของธาตุ เหตุผลดังกล่าว ทำให้เกิดการตกผลึกของโครงสร้าง Chill ได้ง่าย และส่งผลให้เกิดโพรงหดตัวในปริมาณที่สูง 4. อุณหภูมิเทน้ำโลหะอุณหภูมิเทน้ำโลหะสูง จะส่งผลให้ปริมาณการเกิดโพรงหดตัวเพิ่มมากขึ้นอุณหภูมิเทน้ำโลหะควรต่ำที่สุดเท่าที่จะสามารถทำได้ โดยที่ไม่ก่อให้เกิดข้อบกพร่องประเภทเทน้ำโลหะไม่เต็มแบบ (misrun)
|
|
|
|
