Jaké jsou účinky vysokého a nízkého zbytkového hořčíku na nadměrný průměr grafitu a defekty vykvétání grafitu v tvárné litině

Zbytkový obsah hořčíku ve výrobě tvárné litiny musí být přesně kontrolován v rámci „optimálního rozsahu okna“ (obvykle kolem 0,04 % -0,055 %, v závislosti na složení a procesu). Odchylka od tohoto rozmezí, ať už příliš vysoká nebo příliš nízká, může způsobit zhoršení morfologie grafitu, ale projev a základní mechanismus jsou zcela odlišné.

1、 Nízký obsah zbytkového hořčíku má vliv na to, že zbytkový obsah hořčíku je nižší než minimální kritická hodnota požadovaná pro sféroidizaci (obecně asi 0,03 % -0,035 %), což je nejpřímější a nejzásadnější důvod pro defekty kvetení grafitu, a dopad na průměr grafitu je sekundární. Základním mechanismem rozhodujícího vlivu na kvetení grafitu je, že hlavní úlohou prvku hořčíku je adsorbovat se na krystalický povrch růstu grafitu, potlačovat jeho vrstevnatý růstový charakter, vynucovat jeho izotropní růst a vytvářet tak kulovitý tvar. Při nedostatečném zbytkovém obsahu hořčíku tento adsorpční a inhibiční účinek selhává v pozdější fázi růstu grafitu, zejména v pozdní fázi eutektického tuhnutí. Tvorba defektů: Neomezený grafit obnoví svůj rychlý a nestabilní režim růstu, což způsobí prasknutí a deformaci již vytvořeného kulového grafitu, což má za následek prohloubení uvnitř a prasknutí nebo korálové hrany, což je typický „kvetoucí grafit“. To ukazuje, že sféroidizace v podstatě selhala. Nepřímý vliv na průměr grafitu: V místních oblastech, kde je zbytkový hořčík na hranici nedostatečného množství, ale ne zcela selhal, může snížení efektivních nukleačních jader vést k tomu, že se malý počet zbytkových grafitových kuliček zvětší. Výraznějším rysem je však v tomto případě výskyt velkého množství nekulovitého grafitu (červovitého, květového) a prostá hrubost grafitu není jeho hlavním projevem. ·Obecnou příčinou nízkého zbytkového hořčíku je vysoký obsah síry v původním roztaveném železe, který spotřebovává příliš mnoho hořčíku. Nedostatečný výpočet množství přidaného sferoidizačního činidla nebo nízká rychlost absorpce reakce. Po sféroidizačním zpracování je doba zdržení roztaveného železa příliš dlouhá a hořčík je vážně degradován. V roztaveném železe jsou silné rušivé prvky jako olovo a vizmut, které neutralizují sféroidizační efekt hořčíku. Shrnutí: Nízký zbytkový hořčík vede ke ztrátě schopnosti sféroidizace a přímo podporuje kvetení grafitu.

2、 Dopad nadměrného obsahu zbytkového hořčíku je výrazně vyšší než optimální rozmezí (např. překročení 0,06 % – 0,07 %), hlavně nevede ke kvetení, ale díky řadě nepřímých vlivů se stává důležitým faktorem při podpoře nadměrného (hrubého) průměru grafitu, doprovázeného dalšími vážnými vadami odlitku. Mechanismus nepřímé podpory pro průměr grafitu, který je příliš velký (hrubý), spočívá v oslabení inkubačního účinku a snížení nukleačního jádra. Hořčík je silný prvek proti grafitizaci (bělení). Nadměrný zbytkový hořčík výrazně zvýší sklon k podchlazení roztaveného železa. To znesnadňuje stabilní fungování heterogenního jádra poskytovaného konvenčními ferosilikonovými inokulanty, což má za následek zhoršení "inkubační odezvy". Přímým důsledkem je snížení počtu grafitových kulovitých jader. Za předpokladu konstantního celkového obsahu uhlíku platí, že čím méně jader je, tím větší velikost může každá grafitová kulička narůst, čímž se vytvoří hrubé, ale možná stále relativně kulaté grafitové kuličky. Mechanismus 2: Způsobování nevhodných úprav procesu. Aby se zabránilo bílé tendenci způsobené vysokým obsahem hořčíku, mohou být operátoři nuceni zvýšit uhlíkový ekvivalent (zejména obsah křemíku) nebo podstoupit nadměrnou inkubaci. Za podmínek vysokého uhlíkového ekvivalentu, zvláště když je ochlazování tlustých a velkých částí pomalé, poskytuje příznivé podmínky pro růst hrubnutí grafitu. Hořčík, který má vysoký potenciální vliv na morfologii grafitu, může způsobit snížení kulatosti grafitových kuliček, což usnadňuje výrobu hrudkovitého nebo nepravidelného grafitu, ale obvykle netvoří přímo typické explozivní výkvěty. Riziko inkluze strusky se dramaticky zvýšilo kvůli dalším vážným problémům procesu: přebytek hořčíku je náchylný k reakci s kyslíkem a sírou za vzniku strusky, jako je MgO a MgS, která může být válcována do odlitků a tvoří defekty vměstků strusky. Zesilující tendenci ke smršťování: Vysoký obsah hořčíku rozšiřuje rozsah tuhnutí pasty jako železná kapalina, brání doplňování smrštění, výrazně zvyšuje tendenci k mikrosrážení a vážně ovlivňuje hustotu odlitků. Snížená likvidita a zvýšená kontrakce.

Shrnutí: Nadměrný zbytkový hořčík nepřímo vede k hrubnutí grafitu prostřednictvím „inhibice nukleace a snížení počtu kuliček“ a přináší řadu zhoubných vedlejších účinků, jako je inkluze strusky a smrštění.

3、 Dopad zbytkového hořčíku „vhodný, ale klesající“ je nejběžnějším scénářem, se kterým se setkáváme ve skutečné výrobě, což vede k nadměrnému průměru grafitu. Odhaluje důležitost dynamických změn „efektivního obsahu hořčíku“. Výchozí bod: Na konci sféroidizačního ošetření je zbytkový hořčík v optimálním rozmezí, plně vyživený a grafitové kuličky jsou malé, kulaté a hojné. Proces poklesu: Od dokončení úpravy až po ztuhnutí odlitku se roztavené železo zadržuje, což má za následek "pokles sféroidizace" (hořící a plovoucí prvek hořčíku) a "pokles inkubace" (rozpuštění nebo selhání jaderného jádra). · Mechanismus tvorby defektů: Účinný obsah zbytkového hořčíku postupně klesá a omezení růstu grafitu slábne. Počet účinných nukleačních jader s časem klesá. Superpoziční efekt těchto dvou: Než zbytkový hořčík dosáhne „kritického bodu“, který způsobí kvetení, zbývající grafitové koule budou pokračovat v růstu za podmínek sníženého omezení a dostatečných zdrojů uhlíku, čímž se nakonec vytvoří grafit s hrubou velikostí, ale stále přijatelnou morfologií (jako je stupeň 6 nebo dokonce hrubší). Pokud bude pokles pokračovat, sklouzne směrem ke špatné sféroidizaci a kvetení.

Hlavním cílem závěrečného shrnutí praktických pokynů není pouze kontrola zbytkového hořčíku na cílové hodnotě, ale také zajištění jeho účinnosti a stability během celého procesu lití. Prevence kvetení (klíč je zabránit nízkému hořčíku): Přísně snižte a stabilizujte obsah síry v původním roztaveném železe. Zajistěte dostatečné a přesné přidání sféroidizačního činidla. Minimalizujte dobu zdržení po sféroidizaci, abyste dosáhli rychlého lití. Prevence zhrubnutí (klíč k udržení rovnováhy mezi účinnou nukleací a hořčíkem): Použití účinných a anti-aging technik pozdní fáze inkubace (jako je průtoková inokulace a inokulace plísní) k nepřetržitému poskytování čerstvých nukleačních jader je nejúčinnějším způsobem, jak působit proti rozpadu a rafinaci grafitu. Vyhýbání se slepému zvyšování zbytkového obsahu hořčíku v zájmu „pojistky“ je odlišná cesta ke smršťování, začleňování strusky a hrubnutí grafitu. U tlustých a velkých profilů je nutné komplexně optimalizovat konstrukci uhlíkového ekvivalentu a podmínky chlazení. Stručně řečeno, "stabilizace síry, kontrola hořčíku (umírněný), rychlé nalévání a silné postočkování" jsou klíčová procesní kritéria pro získání vysoce kvalitní struktury z tvárné litiny, přičemž se zabrání kvetení a hrubnutí grafitu.