Добавив в чугун определенное количество определенных легирующих элементов, можно получить легированный чугун с более высокой коррозионной стойкостью в некоторых средах. Чугун с высоким содержанием кремния является одним из наиболее широко используемых. Серия легированных чугунов, содержащих от 10% до 16% кремния, называется чугунами с высоким содержанием кремния. За исключением нескольких разновидностей, которые содержат от 10% до 12% кремния, содержание кремния обычно колеблется от 14% до 16%. Когда содержание кремния менее 14,5%, механические свойства могут быть улучшены, но коррозионная стойкость значительно снижается. Если содержание кремния достигает более 18 %, хотя он и устойчив к коррозии, сплав становится очень хрупким и непригоден для литья. Поэтому наиболее широко используется в промышленности высококремнистый чугун, содержащий от 14,5% до 15% кремния. [1]
Внешние торговые названия чугуна с высоким содержанием кремния — Duriron и Durichrom (содержащие молибден), а их химический состав показан в таблице ниже.
| модель | Основные химические компоненты, % | ||||||
| кремний | молибден | хром | марганец | сера | фосфор | железо | |
| Чугун с высоким содержанием кремния | 〉14.25 | — | — | 0,50～0,56 | 〈0,05 | 〈0,1 | Оставаться |
| Молибденсодержащий чугун с высоким содержанием кремния | 〉14.25 | 〉3 | 少量 | 0,65 | 〈0,05 | 〈0,1 | Оставаться |
Коррозионная стойкость
Причина, по которой высококремнистый чугун с содержанием кремния более 14% обладает хорошей коррозионной стойкостью, заключается в том, что кремний образует защитную пленку, состоящую из некоррозионностойких материалов.
Вообще говоря, чугун с высоким содержанием кремния обладает превосходной коррозионной стойкостью в окислительных средах и некоторых восстановительных кислотах. Он может выдерживать различные температуры и концентрации азотной кислоты, серной кислоты, уксусной кислоты, соляной кислоты при нормальной температуре, жирных кислот и многих других сред. коррозия. Он не устойчив к коррозии под воздействием таких сред, как высокотемпературная соляная кислота, сернистая кислота, плавиковая кислота, галоген, раствор едкой щелочи и расплавленная щелочь. Причина отсутствия коррозионной стойкости состоит в том, что защитная пленка на поверхности под действием едкой щелочи становится растворимой, а под действием плавиковой кислоты переходит в газообразное состояние, разрушающей защитную пленку.
Механические свойства
Чугун с высоким содержанием кремния твердый и хрупкий с плохими механическими свойствами. Он должен избегать ударов подшипников и не может использоваться для изготовления сосудов под давлением. Отливки, как правило, не подлежат механической обработке, кроме шлифования.
Производительность обработки
Добавление некоторых легирующих элементов в чугун с высоким содержанием кремния может улучшить его характеристики обработки. Добавление редкоземельного магниевого сплава к чугуну с высоким содержанием кремния, содержащему 15% кремния, может очистить и дегазировать, улучшить матричную структуру чугуна и сфероидизировать графит, тем самым улучшая прочность, коррозионную стойкость и производительность обработки чугуна; Производительность кастинга также улучшилась. Помимо шлифования, этот чугун с высоким содержанием кремния можно также точить, нарезать резьбу, сверлить и ремонтировать при определенных условиях. Однако он по-прежнему не пригоден для внезапного охлаждения и внезапного нагрева; его коррозионная стойкость лучше, чем у обычного чугуна с высоким содержанием кремния. , адаптированные СМИ в основном схожи.
Добавление от 6,5% до 8,5% меди в чугун с высоким содержанием кремния, содержащий от 13,5% до 15% кремния, может улучшить производительность обработки. Коррозионная стойкость аналогична стойкости обычного высококремнистого чугуна, но хуже в азотной кислоте. Этот материал подходит для изготовления рабочих колес и втулок насосов, устойчивых к сильной коррозии и износу. Производительность обработки также можно улучшить за счет снижения содержания кремния и добавления легирующих элементов. Добавление хрома, меди и редкоземельных элементов в кремниевый чугун, содержащий от 10% до 12% кремния (так называемый средний ферросилиций), может улучшить его хрупкость и технологичность. Его можно точить, сверлить, нарезать резьбу и т. д., и во многих средах его коррозионная стойкость по-прежнему близка к стойкости чугуна с высоким содержанием кремния.
В среднекремнистом чугуне с содержанием кремния от 10% до 11%, плюс от 1% до 2,5% молибдена, от 1,8% до 2,0% меди и 0,35% редкоземельных элементов производительность обработки улучшается, его можно точить и стойкий. Коррозионная стойкость аналогична стойкости чугуна с высоким содержанием кремния. Практика доказала, что этот вид чугуна используется в качестве рабочего колеса насоса для разбавленной азотной кислоты при производстве азотной кислоты и рабочего колеса циркуляционного насоса серной кислоты для сушки хлора, и эффект очень хороший.
Вышеупомянутые высококремнистые чугуны обладают плохой стойкостью к солянокислотной коррозии. Как правило, они могут противостоять коррозии только в соляной кислоте низкой концентрации при комнатной температуре. Чтобы улучшить коррозионную стойкость высококремнистого чугуна в соляной кислоте (особенно в горячей соляной кислоте), можно увеличить содержание молибдена. Например, добавление от 3% до 4% молибдена к высококремнистому чугуну с содержанием кремния от 14% до 16% позволяет получить молибденсодержащий чугун с высоким содержанием кремния, который будет образовывать защитную пленку из оксихлорида молибдена на поверхности отливки под действие соляной кислоты. Он нерастворим в соляной кислоте, что значительно повышает его способность противостоять солянокислой коррозии при высоких температурах. Коррозионная стойкость остается неизменной в других средах. Этот чугун с высоким содержанием кремния еще называют хлорустойчивым чугуном. [1]
Обработка чугуна с высоким содержанием кремния
Чугун с высоким содержанием кремния обладает преимуществами высокой твердости (HRC = 45) и хорошей коррозионной стойкости. Его использовали в качестве материала для пар трения торцовых уплотнений в химическом производстве. Поскольку чугун содержит 14-16% кремния, тверд и хрупок, при его изготовлении возникают определенные трудности. Однако в результате постоянной практики было доказано, что чугун с высоким содержанием кремния все же можно обрабатывать при определенных условиях.
Чугун с высоким содержанием кремния обрабатывается на токарном станке, скорость шпинделя регулируется на уровне 70–80 об/мин, подача инструмента составляет 0,01 мм. Перед черновой обточкой кромки отливки необходимо зашлифовать. Максимальная подача при черновом точении обычно составляет от 1,5 до 2 мм для заготовки.
Материал головки токарного инструмента — YG3, а материал стержня инструмента — инструментальная сталь.
Направление резания обратное. Поскольку чугун с высоким содержанием кремния очень хрупок, резка осуществляется снаружи внутрь в соответствии с общим материалом. В конечном итоге углы будут сколы, а края сколы, в результате чего заготовка будет бракована. Как показывает практика, во избежание сколов и сколов можно использовать обратную резку, а окончательный объем резания легким ножом должен быть небольшим.
Из-за высокой твердости чугуна с высоким содержанием кремния основная режущая кромка токарных инструментов отличается от обычных токарных инструментов, как показано на рисунке справа. Три типа токарных инструментов на рисунке имеют отрицательные передние углы. Основная режущая кромка и вторичная режущая кромка токарного инструмента имеют разные углы в зависимости от использования. На рисунке а показан внутренний и внешний круговой токарный инструмент, главный угол отклонения А=10°, угол вторичного отклонения В=30°. На рисунке б показан концевой токарный инструмент, главный угол наклона А=39°, вторичный угол наклона В=6°. На рисунке C показан инструмент для токарной обработки фасок, главный угол отклонения = 6°.
Сверление отверстий в чугуне с высоким содержанием кремния обычно производится на расточном станке. Скорость шпинделя составляет от 25 до 30 об/мин, а величина подачи — от 0,09 до 0,13 мм. Если диаметр сверления составляет от 18 до 20 мм, для шлифовки спиральной канавки используйте инструментальную сталь повышенной твердости. (Канавка не должна быть слишком глубокой). Кусок твердого сплава YG3 встроен в головку сверла и отшлифован под углом, подходящим для сверления обычных материалов, поэтому сверление можно выполнять напрямую. Например, при сверлении отверстия размером более 20 мм можно сначала просверлить 18-20 отверстий, а затем изготовить сверло по необходимому размеру. Головку сверла заделывают двумя кусочками твердого сплава (используется материал YG3), а затем шлифуют до полукруга. Увеличьте отверстие или выверните его саблей.
приложение
Благодаря своей превосходной стойкости к кислотной коррозии чугун с высоким содержанием кремния широко используется для защиты от химической коррозии. Наиболее распространенной маркой является STSil5, которая в основном используется для изготовления кислотостойких центробежных насосов, труб, башен, теплообменников, емкостей, клапанов и кранов и т. д.
Вообще говоря, чугун с высоким содержанием кремния хрупкий, поэтому необходимо проявлять особую осторожность при установке, обслуживании и использовании. Во время установки не ударяйте молотком; сборка должна быть аккуратной, чтобы избежать локальной концентрации напряжений; резкие изменения разницы температур или локальный нагрев во время работы строго запрещены, особенно при запуске, остановке или очистке скорость нагрева и охлаждения должна быть медленной; он не пригоден для использования в качестве оборудования под давлением.
Из него можно изготавливать различные коррозионностойкие центробежные насосы, вакуумные насосы Несслера, краны, клапаны, трубы специальной формы и трубные соединения, трубы, рукава Вентури, циклонные сепараторы, башни денитрификации и отбельные башни, концентрационные печи и машины предварительной промывки, и т. д. При производстве концентрированной азотной кислоты температура азотной кислоты достигает 115–170°C при использовании в качестве отпарной колонны. Центробежный насос для концентрированной азотной кислоты перекачивает азотную кислоту концентрацией до 98%. Он используется в качестве теплообменника и насадочной башни для смешанной серной и азотной кислот и находится в хорошем состоянии. К ним относятся печи подогрева бензина в нефтеперерабатывающих производствах, дистилляционные колонны уксусного ангидрида и бензоловые колонны для производства триацетатной целлюлозы, кислотные насосы для производства ледяной уксусной кислоты и производства жидкой серной кислоты, а также различные насосы и краны для кислотных или солевых растворов и т.д. все они используются в высокоэффективных приложениях. Кремниевый чугун.
Чугун с высоким содержанием кремния и меди (сплав GT) устойчив к щелочной и сернокислотной коррозии, но не к азотнокислотной коррозии. Он имеет лучшую стойкость к щелочам, чем алюминиевый чугун, и высокую износостойкость. Его можно использовать в насосах, рабочих колесах и втулках, которые подвержены сильной коррозии и подвержены шламовому износу.
Время публикации: 30 мая 2024 г.
