鋳鉄に特定の合金元素を一定量添加することにより、媒体によってはより高い耐食性を備えた合金鋳鉄を得ることができます。高シリコン鋳鉄は最も広く使用されているものの 1 つです。 10% ～ 16% のシリコンを含む一連の合金鋳鉄は、高シリコン鋳鉄と呼ばれます。ケイ素含有量が 10% ～ 12% の一部の品種を除いて、ケイ素含有量は通常 14% ～ 16% の範囲です。シリコン含有量が１４．５％未満では、機械的性質は向上するが、耐食性が著しく低下する。シリコン含有量が 18% を超えると、耐食性はありますが、合金は非常に脆くなり、鋳造には適しません。したがって、業界で最も広く使用されているのは、シリコンを 14.5% ～ 15% 含む高シリコン鋳鉄です。 [1]
ハイシリコン鋳鉄の海外商品名はデュリロン、デュリクロール（モリブデン含有）であり、化学組成は下表のとおりです。
| モデル | 主な化学成分、% | ||||||
| シリコン | モリブデン | クロム | マンガン | 硫黄 | リン | 鉄 | |
| ハイシリコン鋳鉄 | 〉14.25 | — | — | 0.50～0.56 | 〈0.05 | 〈0.1 | 残る |
| モリブデン含有高ケイ素鋳鉄 | 〉14.25 | 〉3 | 少量 | 0.65 | 〈0.05 | 〈0.1 | 残る |
耐食性
シリコン含有量14％以上の高シリコン鋳鉄が耐食性を示すのは、シリコンが耐食性のない保護膜を形成するためです。
一般に、高ケイ素鋳鉄は、酸化媒体および特定の還元酸に対して優れた耐食性を持っています。硝酸、硫酸、酢酸、常温の塩酸、脂肪酸、その他多くの媒体の様々な温度と濃度に耐えることができます。腐食。高温の塩酸、亜硫酸、フッ酸、ハロゲン、苛性アルカリ溶液、溶融アルカリなどの媒体に対しては耐食性がありません。耐食性が不足する原因は、表面の保護膜が苛性アルカリの作用により可溶化し、フッ酸の作用によりガス化し、保護膜が破壊されるためである。
機械的性質
高シリコン鋳鉄は硬くて脆く、機械的特性が劣ります。ベアリングへの衝撃を避ける必要があり、圧力容器の製造には使用できません。鋳物は一般に研削以外の機械加工はできません。
加工性能
高シリコン鋳鉄にいくつかの合金元素を添加すると、その加工性能を向上させることができます。 15％のシリコンを含む高シリコン鋳鉄に希土類マグネシウム合金を添加すると、浄化と脱ガスが可能になり、鋳鉄の母材構造が改善され、黒鉛が球状化され、鋳鉄の強度、耐食性、加工性能が向上します。キャスト性能も向上しました。この高シリコン鋳鉄は、研削に加えて、特定の条件下で旋削、タップ加工、穴あけ、および修理も可能です。ただし、やはり急冷、急加熱には適しておりません。通常のハイシリコン鋳鉄より耐食性が優れています。 、適応されたメディアは基本的に似ています。
13.5%～15%のシリコンを含む高シリコン鋳鉄に6.5%～8.5%の銅を添加すると、加工性能が向上します。耐食性は通常の高ケイ素鋳鉄と同等ですが、硝酸中では劣ります。この材料は、強い腐食や摩耗に強いポンプインペラやスリーブの製造に適しています。シリコン含有量を減らし、合金元素を添加することによっても、加工性能を向上させることができます。 10% ～ 12% のシリコンを含むシリコン鋳鉄 (中フェロシリコンと呼ばれます) にクロム、銅、希土類元素を添加すると、脆性と加工性が改善されます。回転、穴あけ、タップ加工などが可能で、多くの媒体において、耐食性は依然として高シリコン鋳鉄に近いです。
シリコン含有量10%～11%の中シリコン鋳鉄に、モリブデン1%～2.5%、銅1.8%～2.0%、希土類元素0.35%を添加したもので、加工性が向上し、旋削加工や旋削加工が可能です。耐性がある。耐食性は高シリコン鋳鉄と同等です。この種の鋳鉄は硝酸製造の希硝酸ポンプの羽根車や塩素乾燥用の硫酸循環ポンプの羽根車として使用されており、効果が非常に優れていることが実際に証明されています。
上述の高シリコン鋳鉄は、塩酸腐食に対する耐性が低い。一般に、室温では低濃度の塩酸中でのみ耐腐食性があります。塩酸（特に熱塩酸）中での高ケイ素鋳鉄の耐食性を向上させるために、モリブデン含有量を増やすことができます。例えば、シリコン含有量14～16％の高シリコン鋳鉄に3～4％のモリブデンを添加するとモリブデン含有高シリコン鋳鉄が得られ、鋳物の表面にオキシ塩化モリブデンの保護膜が形成されます。塩酸の作用。塩酸に不溶であるため、高温での塩酸腐食に対する耐性が大幅に向上します。他の媒体でも耐食性は変わりません。この高シリコン鋳鉄は耐塩素鋳鉄とも呼ばれます。 [1]
ハイシリコン鋳鉄加工
高シリコン鋳鉄は、高硬度（HRC=45）と優れた耐食性という利点を持っています。化学生産におけるメカニカルシール摩擦ペアの材料として使用されています。鋳鉄はシリコンを14～16％含み、硬くてもろいため、製造には一定の困難があります。しかし、継続的な実践により、高シリコン鋳鉄は特定の条件下では依然として機械加工できることが証明されています。
高シリコン鋳鉄は旋盤で加工され、主軸回転数は70～80rpm、工具送りは0.01mmに制御されます。粗い旋削の前に、鋳造エッジを研磨する必要があります。荒旋削の最大送り量は、一般的にワークに対して1.5～2mmです。
旋削工具ヘッド材質はYG3、工具軸材質は工具鋼です。
切断方向が逆になります。ハイシリコン鋳鉄は非常に脆いため、一般的な材質に合わせて外側から内側へ切削加工を行います。最終的には角が欠けたり、エッジが欠けたりして、ワークはスクラップになります。実践によれば、欠けや欠けを避けるために逆切断を使用することができ、ライトナイフの最終的な切断量は小さくする必要があります。
ハイシリコン鋳鉄は硬度が高いため、右の写真のように旋削工具の主切れ刃は通常の旋削工具とは異なります。写真の 3 種類の旋削工具はすくい角がマイナスです。旋削工具の主切れ刃と副切れ刃は、用途に応じて異なる角度を持っています。写真aは、主振れ角A=10°、副振れ角B=30°の内径および外径円形旋削工具を示しています。写真 b は端旋削工具、主偏角 A=39°、副偏角 B=6°を示しています。図 C は、主偏向角 = 6°のベベル ターニング ツールを示しています。
高シリコン鋳鉄への穴あけは一般に中ぐり盤で加工されます。主軸回転数は25～30rpm、送り量は0.09～0.13mmです。穴あけ径が18～20mmの場合は、より硬度の高い工具鋼を使用してスパイラル溝を研削してください。 （溝は深すぎてはいけません）。ドリルのヘッド部分にYG3超硬が埋め込まれており、一般材の穴あけに適した角度に研削されているため、直接穴あけが可能です。例えば、20mm以上の穴を開ける場合は、まず18～20個の穴を開けてから、必要なサイズに合わせてドリルビットを作成します。ドリルの頭部には2枚の超硬合金(YG3材を使用)が埋め込まれており、半円状に研磨されています。穴を拡大するか、サーベルで回転させます。
応用
高シリコン鋳鉄は、耐酸腐食性に優れているため、化学腐食防止に広く使用されています。最も代表的なグレードは STSil5 で、主に耐酸性遠心ポンプ、パイプ、タワー、熱交換器、容器、バルブ、コックなどの製造に使用されます。
一般に、高シリコン鋳鉄は脆いため、設置、メンテナンス、使用時には細心の注意を払う必要があります。取り付け中にハンマーで叩いたりしないでください。局所的な応力集中を避けるために、組み立ては正確でなければなりません。運転中は温度差の急激な変化や局所的な加熱は厳禁です。特に始動、停止、清掃時は加熱と冷却の速度を遅くする必要があります。圧力機器としての使用には適していません。
各種耐食渦巻ポンプ、ネスラー真空ポンプ、コック、バルブ、異形管・管継手、パイプ、ベンチュリーアーム、サイクロンセパレーター、脱硝塔・漂白塔、濃縮炉・予洗機などに製作可能です。濃硝酸の製造において、ストリッピングカラムとして使用される硝酸の温度は115～170℃にも達します。濃硝酸遠心ポンプは、最大98%の濃度の硝酸を処理します。硫酸と硝酸の混酸の熱交換器や充填塔として使用されており、状態は良好です。精製製造におけるガソリンの加熱炉、トリアセテートセルロース製造における無水酢酸蒸留塔やベンゼン蒸留塔、氷酢酸製造や液体硫酸製造における酸ポンプ、各種酸や塩水のポンプやコックなどです。すべて高効率アプリケーションで使用されます。シリコン鋳鉄。
高シリコン銅鋳鉄（GTアロイ）は、アルカリ腐食や硫酸腐食には耐性がありますが、硝酸腐食には耐性がありません。アルミ鋳鉄に比べて耐アルカリ性に優れ、耐摩耗性が高いです。腐食性が高く、スラリー摩耗を受けやすいポンプ、インペラ、ブッシュに使用できます。
投稿日時: 2024 年 5 月 30 日
