Який вплив високого та низького залишкового магнію на надмірний діаметр графіту та дефекти висвітлення графіту в ковкому чавуні

Залишковий вміст магнію у виробництві ковкого чавуну необхідно точно контролювати в межах «оптимального вікна» (зазвичай близько 0,04% -0,055%, залежно від складу та процесу). Відхилення від цього діапазону, будь то занадто високе або занадто низьке, може спричинити погіршення морфології графіту, але прояв і фундаментальний механізм зовсім інші.

1、 Вплив низького залишкового вмісту магнію полягає в тому, що залишковий вміст магнію нижчий за мінімальне критичне значення, необхідне для сфероїдизації (зазвичай близько 0,03% -0,035%), що є найбільш прямою та фундаментальною причиною дефектів розквіту графіту, а вплив на діаметр графіту є вторинним. Фундаментальний механізм вирішального впливу на розквіт графіту полягає в тому, що основна роль елемента магнію полягає в тому, щоб адсорбувати на поверхні кристала зростання графіту, пригнічувати його шаруватий характер росту, примушувати його ізотропний ріст і таким чином формувати сферичну форму. Коли залишковий вміст магнію недостатній, цей ефект адсорбції та інгібування не вдається на пізній стадії росту графіту, особливо на пізній стадії евтектичної твердості. Утворення дефектів: необмежений графіт відновить свій швидкий і нестабільний режим росту, спричиняючи розрив і деформацію вже сформованого сферичного графіту, що призводить до поглиблення всередині та лопання або коралових країв, що є типовим «квітучим графітом». Це вказує на те, що сфероїдизація по суті виявилася невдалою. Непрямий вплив на діаметр графіту: у локальних областях, де залишковий магній знаходиться на межі недостатнього, але не повністю виведений з ладу, зменшення ефективних ядер нуклеації може призвести до збільшення невеликої кількості залишкових графітових сфер. Однак більш помітною особливістю в цьому випадку є поява великої кількості несферичного графіту (схожого на черв'яка, схожого на квітку), і проста грубість графіту не є його основним проявом. ·Поширеною причиною низького залишкового магнію є високий вміст сірки у вихідному розплавленому чавуні, який споживає занадто багато магнію. Недостатній розрахунок кількості доданого сфероїдизуючого агента або низька швидкість поглинання реакції. Після обробки сфероїдизацією час перебування розплавленого заліза надто довгий, і магній сильно руйнується. У розплавленому залізі є сильні заважаючі елементи, такі як свинець і вісмут, які нейтралізують ефект сфероїдізації магнію. Резюме: низький вміст залишкового магнію призводить до втрати здатності до сфероїдизації та безпосередньо сприяє розквіту графіту.

2、 Вплив надмірного залишкового вмісту магнію є значно вищим за оптимальний діапазон (наприклад, перевищення 0,06% -0,07%), що в основному не призводить до цвітіння, але через серію непрямих ефектів стає важливим фактором у сприянні надмірному (грубому) діаметру графіту, що супроводжується іншими серйозними дефектами лиття. Механізм непрямого просування занадто великого (грубого) діаметра графіту полягає в ослабленні ефекту інкубації та зменшенні ядра зародження. Магній є сильним елементом проти графітизації (відбілювання). Надмірний залишковий магній значно посилить тенденцію до переохолодження розплавленого чавуну. Це ускладнює стабільне функціонування гетерогенного ядра, створеного звичайними феросиліцієвими модифікаторами, що призводить до погіршення «інкубаційної реакції». Прямим наслідком є ​​зменшення кількості сферичних зародків графіту. Згідно з передумовою постійного загального вмісту вуглецю, чим менше ядер, тим більшого розміру може вирости кожна графітова кулька, таким чином утворюючи грубі, але, можливо, все ще відносно круглі графітові кульки. Механізм 2: спричинення невідповідних коригувань процесу. Щоб протидіяти тенденції білого кольору, спричиненій високим вмістом магнію, оператори можуть бути змушені збільшити вуглецевий еквівалент (особливо вміст кремнію) або пройти надмірну інкубацію. В умовах високого вуглецевого еквівалента, особливо коли охолодження товстих і великих секцій відбувається повільно, це створює сприятливі умови для укрупнення графіту. Магній, який має високий потенційний вплив на морфологію графіту, може спричинити зменшення округлості графітових сфер, полегшуючи виробництво грудкуватого або неправильного графіту, але зазвичай він безпосередньо не утворює типових вибухових квітів. Ризик включення шлаку різко зріс через інші серйозні проблеми процесу: надлишок магнію схильний реагувати з киснем і сіркою з утворенням шлаку, такого як MgO і MgS, який можна згорнути у виливки та утворити дефекти включення шлаку. Посилення тенденції до усадки: високий вміст магнію розширює діапазон затвердіння пасти, як чавунної рідини, перешкоджає доповненню усадки, значно збільшує тенденцію до мікроусадки та серйозно впливає на щільність виливків. Зменшення ліквідності та посилення скорочення.

Резюме: Надлишок залишкового магнію опосередковано призводить до укрупнення графіту через «гальмування зародження та зменшення кількості сфер» і викликає низку злоякісних побічних ефектів, таких як включення шлаку та усадка.

3、 Вплив залишкового магнію «відповідний, але знижується» є найпоширенішим сценарієм, який зустрічається під час фактичного виробництва, що призводить до надмірного діаметру графіту. Це розкриває важливість динамічних змін «ефективного вмісту магнію». Початкова точка: наприкінці лікування сфероїдизацією залишковий магній знаходиться в оптимальному діапазоні, повністю вирощений, а графітові кульки маленькі, круглі та рясні. Процес зниження: від завершення обробки до затвердіння виливка розплавлений чавун зазнає утримування, що призводить до «зниження сфероїдизації» (згоряння та спливання елемента магнію) та «зниження інкубації» (розчинення або збій ядра зародження). · Механізм утворення дефектів: ефективний залишковий вміст магнію поступово зменшується, і обмеження на зростання графіту послаблюється. Кількість ефективних ядер нуклеації з часом зменшується. Ефект суперпозиції: до того, як залишковий магній досягне «критичної точки», що спричинить цвітіння, графітові сфери, що залишилися, продовжуватимуть рости в умовах знижених обмежень і достатніх джерел вуглецю, зрештою утворюючи графіт грубого розміру, але все ще прийнятної морфології (наприклад, клас 6 або навіть грубіший). Якщо падіння триватиме, воно скотиться в бік поганої сфероїдізації та цвітіння.

Основна мета кінцевого підсумкового практичного керівництва полягає не тільки в контролі залишкового магнію на цільовому значенні, але й у забезпеченні його ефективності та стабільності протягом усього процесу заливки. Запобігання цвітіння (ключовим є запобігання низькому вмісту магнію): Строго зменшіть і стабілізуйте вміст сірки у вихідному розплавленому залізі. Переконайтеся, що достатнє та точне додавання сфероїдного агента. Мінімізуйте час перебування після сфероїдизації, щоб досягти швидкого розливу. Запобігання укрупнення (ключ для підтримки балансу між ефективним зародженням і магнієм): використання ефективних методів інкубації на пізній стадії, що запобігають старінню (таких як проточна інокуляція та інокуляція цвілі), для постійного забезпечення свіжих ядер зародження є найефективнішим способом протидії гниттю та очищення графіту. Уникнення сліпого збільшення вмісту залишкового магнію заради «страхування» є різним шляхом до усадки, включення шлаку та укрупнення графіту. Для товстих і великих секцій необхідно всебічно оптимізувати вуглецевий еквівалент конструкції та умови охолодження. Коротше кажучи, «стабілізація сірки, контроль над вмістом магнію (помірний), швидке розливання та сильна постінокуляція» є ключовими критеріями процесу для отримання високоякісної структури ковкого чавуну, уникаючи розквіту та огрубіння графіту.