合金などの貴金属を添加せずに高強度ねずみ鋳鉄部品を製造するにはどうすればよいですか?

HT300高強度ねずみ鋳鉄を合金化せずに製造する詳細なプロセスフロー

フェーズ 1: 原料と製錬 - 基礎の構築

1.厳選された炉材質：銑鉄：微量元素（Ti、V、As、Sbなど）の含有量が少ないのが特徴の高純度銑鉄または高品質鋳銑鉄が使用されます。これらの微量元素はグラファイトの形態を妨げる可能性があり、強度向上に役立ちません。鉄ブロックのサイズは均一でなければなりません。スクラップ鋼: 添加の割合を大幅に増やす必要があり、通常は炉装入量の 30% ～ 40% を占めます。プレス部品、炭素鋼廃棄物などの低炭素、低硫黄のクリーンなスクラップ鋼の使用は、溶鉄中の炭素と不純物を希釈することを目的としています。リサイクル材料: 安定した組成を確保するために、同じブランドの湯口と廃鋳物を使用します。不純物が多すぎないように、その割合と清浄度を厳密に管理します。 2. 正確な成分計算: コアアイデア: 低炭素相当。目標は、炭素当量（CE）を 3.8% ～ 4.0% という狭い範囲内で厳密に管理することです。カーボン(C)：目標値は2.9%～3.2%に設定。スクラップ鋼の比率を高くすることで炭素含有量を抑制します。シリコン (Si): 炉内の初期シリコンは 1.2% ～ 1.5% に制御され、その後のインキュベーション処理に十分な増分スペースを残します。マンガン（Mn）と硫黄（S）のバランスが重要です。目標は、硫黄含有量を 0.07% ～ 0.12% に制御し、式 Mn% ≈ 1.7 × S%+0.3% に従ってマンガンの添加量を計算することです。これに基づいて、マンガン含有量は通常 0.8% ～ 1.0% となります。これにより、有益な MnS 化合物の形成が確実に行われ、パーライトの形成が促進されます。リン (P): リンは鋳鉄の靭性と強度を低下させる可能性があるため、0.08% 未満に厳密に制限する必要があります。 3. 高温溶解：中周波誘導炉を使用して溶解し、均一な組成と正確な温度制御を保証します。出湯温度は1520℃以上でなければなりません。高温溶解の目的は、溶鉄中のガス（水素、窒素）含有量を十分に低減することです。非金属介在物を完全に浮遊させて純粋な溶鉄を得る。その後の加工や注入に備えて十分な熱を蓄えておきます。

フェーズ 2: 炉前処理と注入 - 正確な制御

1. 炉コンポーネントの迅速な分析と調整: スペクトル分析または熱分析のために鉄液サンプルを採取し、C、Si、Mn、P、および S の実際の含有量を迅速に取得します。結果に従って微調整して、すべての元素、特に炭素当量がターゲット ウィンドウ内にあることを確認します。 2. 効率的なインキュベーション処理: これがプロセス全体の核心です。低炭素相当条件下では溶銑の白カビ化傾向が極めて高く、強力な接種により白カビを除去し黒鉛を精製する必要がある。接種剤の選択: フェロシリコンを含むストロンチウム (Sr) やフェロシリコンを含むバリウム (Ba) など、耐崩壊性と核形成能力に強い接種剤を選択します。培養工程：フローインキュベーション法を採用。溶鉄が取鍋から注湯カップに流れる瞬間に、専用の接種フィーダーを用いて粒径0.2～0.7mmの接種剤を溶鉄の流れに均一に添加します。添加量：０．３％～０．５％（溶銑重量比）に制御。効果：瞬間的なインキュベーションにより、溶鉄が凝固する前に大量の黒鉛結晶コアが提供され、それによってA型黒鉛（微細なフレーク、均一な分布）が得られ、エッジでのセメンタイトの出現を効果的に防止できます。黒鉛の微細化は母材パーライトの微細化に直結します。 3. 注湯と冷却の制御： 注湯温度： 十分な充填を確保することを前提として、通常は 1320 ℃ ～ 1350 ℃ の低い注入温度が使用されます。低温鋳造は過冷却を増加させ、共晶クラスターを微細化するのに役立ちます。鋳造プロセス: 推奨される方法は、高強度を達成するために最も効果的な技術である砂被覆鉄鋳造です。外形は金型（鉄型）を使用し、その作業面を厚さ4～8ミリのサンドライニングで覆います。このプロセスにより、冷却速度が大幅に向上し、溶鉄が急速に凝固します。急速冷却の利点: 非常に細かいインクのフレーク。パーライトの層間距離を大幅に微細化することが強度向上の鍵となります。鋳物の全体的な構造をより緻密かつ均一にします。冷鉄の使用: 通常の砂型鋳造の場合、鋳物の厚くて熱い部分に外部の冷鉄を合理的に配置して、これらの部分を薄肉部分と同時に凝固させ、収縮や緩みを防ぎ、局所的な構造を改善する必要があります。

フェーズ 3: 後処理と検査

1. 砂の洗浄と熱処理：鋳物が凝固した後、相転移温度以下になるまで十分な時間金型内に放置し、過度の内部応力を避けるためにボックスに砂を充填します。歪取り焼鈍は、通常520℃～550℃の温度で2～4時間保持した後、炉で冷却します。特別な注意: 焼きなまし温度は 720 ℃ を超えてはなりません。720 ℃ を超えないと、真珠のような微細なフレークが球状化し、強度と硬度が低下します。 2. 厳格な品質検査: 機械的特性: 単体鋳造または付属のテストバーをラインに沿って流し込み、万能試験機で引張強さを測定し、300MPa以上の安定性を確保します。金属組織検査: 試験片またはテストバーの金属組織をチェックします。ターゲット組織は次のとおりです: 95% 以上の微細層状パーライト + 小さく均一に分布した A タイプ黒鉛 (黒鉛の長さは 3 ～ 4 グレードが好ましい) + 遊離セメンタイトなし。硬度試験：鋳造体のブリネル硬度を測定します。合金なしの HT300 の硬度は通常 190 ～ 220HBW ですが、これは正常な現象です。

概要と重要なヒント:

合金フリーの HT300 の製造の成功は、高純度の炉材 + 低炭素等価配合 + 高温純粋溶解 + 正確な Mn/S バランス + 効率的な瞬間インキュベーション + 強制急速冷却という、一連の連動コンポーネントに依存しています。これらのリンクのいずれかで制御が失われると、強度が不十分になったり、硬くて脆い相が現れたりする可能性があります。これは非常に高度な管理と技術的な実行を必要とするプロセスですが、一度習得すれば、生産コストを大幅に削減し、製品の競争力を高めることができます。