اثرات منیزیم باقیمانده زیاد و کم بر قطر بیش از حد گرافیت و عیوب شکوفایی گرافیت در آهن شکل پذیر چیست؟

محتوای منیزیم باقیمانده در تولید آهن داکتیل باید دقیقاً در یک "محدوده پنجره بهینه" کنترل شود (معمولاً حدود 0.04٪ -0.055٪ بسته به ترکیب و فرآیند). انحراف از این محدوده، چه خیلی زیاد یا خیلی کم، می تواند باعث بدتر شدن مورفولوژی گرافیت شود، اما مظاهر و مکانیسم اساسی کاملاً متفاوت است.

1- تأثیر محتوای کم منیزیم باقیمانده این است که میزان منیزیم باقیمانده کمتر از حداقل مقدار بحرانی مورد نیاز برای کروی شدن (به طور کلی حدود 0.03٪ -0.035٪) است که مستقیم ترین و اساسی ترین دلیل برای نقص گلدهی گرافیت است و تأثیر بر قطر گرافیت ثانویه است. مکانیسم اساسی تأثیر تعیین کننده بر گلدهی گرافیت این است که نقش اصلی عنصر منیزیم جذب روی سطح کریستالی رشد گرافیت، سرکوب ماهیت رشد لایه‌ای آن، وادار کردن رشد همسانگرد آن و در نتیجه تشکیل یک شکل کروی است. هنگامی که محتوای منیزیم باقیمانده کافی نیست، این اثر جذب و مهار در مرحله بعدی رشد گرافیت، به ویژه در مرحله پایانی انجماد یوتکتیک، از بین می‌رود. تشکیل عیب: گرافیت بدون محدودیت حالت رشد سریع و ناپایدار خود را بازیابی می‌کند و باعث می‌شود که گرافیت کروی شکل‌گرفته از قبل پاره شده و تغییر شکل داده و در نتیجه داخل آن سوراخ شده و لبه‌های آن مانند مرجانی ترکیده شود که یک "گرافیت گلدار" معمولی است. این نشان می دهد که کروی سازی اساسا شکست خورده است. تأثیر غیرمستقیم بر قطر گرافیت: در مناطق محلی که منیزیم باقیمانده در آستانه ناکافی است، اما به طور کامل شکست نخورده است، کاهش هسته‌های موثر هسته ممکن است منجر به بزرگ‌تر شدن تعداد کمی از کره‌های باقی‌مانده گرافیت شود. اما ویژگی بارزتر در این مورد، ظهور مقدار زیادی گرافیت غیر کروی (کرم مانند، گل مانند) است و درشتی ساده گرافیت مظهر اصلی آن نیست. · علت رایج منیزیم کم باقیمانده، محتوای گوگرد زیاد در آهن مذاب اصلی است که منیزیم زیادی مصرف می کند. محاسبه ناکافی مقدار عامل کروی اضافه شده یا سرعت جذب واکنش پایین. پس از درمان کروی سازی، زمان ماندن آهن مذاب بسیار طولانی است و منیزیم به شدت تخریب می شود. عناصر مداخله گر قوی مانند سرب و بیسموت در آهن مذاب وجود دارد که اثر کروی شدن منیزیم را خنثی می کند. خلاصه: منیزیم کم باقیمانده منجر به از دست دادن توانایی کروی شدن می شود و به طور مستقیم باعث گلدهی گرافیت می شود.

2- تأثیر محتوای منیزیم باقیمانده بیش از حد به طور قابل توجهی بالاتر از محدوده بهینه است (مانند بیش از 0.06٪ -0.07٪)، که عمدتا منجر به گلدهی نمی شود، اما از طریق یک سری اثرات غیرمستقیم، تبدیل به یک عامل مهم در ترویج قطر بیش از حد (درشت) گرافیت، همراه با سایر نقص های جدی ریخته گری می شود. مکانیسم ارتقای غیرمستقیم برای قطر گرافیت که خیلی بزرگ است (درشت) تضعیف اثر جوجه کشی و کاهش هسته هسته است. منیزیم یک عنصر قوی ضد گرافیت (سفید کننده) است. منیزیم بیش از حد باقیمانده به طور قابل توجهی تمایل به فوق سرد شدن آهن مذاب را افزایش می دهد. این امر باعث می‌شود که هسته ناهمگن ارائه‌شده توسط تلقیح‌های فروسیلیسی معمولی به‌طور پایدار عمل نکند و در نتیجه «پاسخ جوجه‌کشی» بدتر شود. پیامد مستقیم کاهش تعداد هسته های کروی گرافیت است. با فرض ثابت بودن محتوای کربن کل، هرچه هسته‌های کمتری وجود داشته باشد، اندازه هر توپ گرافیت بزرگ‌تر می‌شود، بنابراین توپ‌های گرافیتی درشت اما احتمالاً هنوز نسبتاً گرد تشکیل می‌شوند. مکانیسم 2: ایجاد تنظیمات نامناسب فرآیند. به منظور مقابله با تمایل سفید ناشی از منیزیم بالا، اپراتورها ممکن است مجبور شوند معادل کربن (به ویژه محتوای سیلیکون) را افزایش دهند یا تحت انکوباسیون بیش از حد قرار گیرند. در شرایط معادل کربن بالا، به ویژه زمانی که خنک‌سازی مقاطع ضخیم و بزرگ کند است، شرایط مطلوبی را برای رشد درشت گرافیت فراهم می‌کند. منیزیم که تأثیر بالقوه بالایی بر مورفولوژی گرافیت دارد، ممکن است باعث کاهش گردی کره های گرافیت شود و تولید گرافیت توده ای یا نامنظم را آسان تر کند، اما معمولاً به طور مستقیم شکوفه های انفجاری معمولی را تشکیل نمی دهد. خطر ورود سرباره به دلیل سایر مشکلات جدی فرآیند به طور چشمگیری افزایش یافته است: منیزیم اضافی مستعد واکنش با اکسیژن و گوگرد برای تولید سرباره مانند MgO و MgS است که می‌تواند در قالب‌های ریخته‌گری ریخته شود و نقص‌های ورود سرباره را ایجاد کند. تشدید تمایل به انقباض: منیزیم بالا دامنه انجماد خمیر را مانند مایع آهن گسترده می کند، مانع از مکمل انقباض می شود، به طور قابل توجهی تمایل ریز انقباض را افزایش می دهد و به طور جدی بر تراکم ریخته گری تأثیر می گذارد. کاهش نقدینگی و افزایش انقباض.

خلاصه: منیزیم باقیمانده بیش از حد به طور غیرمستقیم منجر به درشت شدن گرافیت از طریق "ممانعت از هسته و کاهش تعداد کره ها" می شود و یک سری عوارض جانبی بدخیم مانند ورود سرباره و انقباض را به همراه دارد.

3، تاثیر منیزیم باقیمانده "مناسب اما در حال کاهش" رایج ترین سناریویی است که در تولید واقعی با آن مواجه می شود، که منجر به قطر بیش از حد گرافیت می شود. اهمیت تغییرات دینامیکی در "محتوای موثر منیزیم" را نشان می دهد. نقطه شروع: در پایان عملیات کروی سازی، منیزیم باقیمانده در محدوده بهینه قرار دارد، به طور کامل پرورش یافته و توپ های گرافیت کوچک، گرد و فراوان هستند. فرآیند کاهش: از اتمام درمان تا انجماد ریخته‌گری، آهن مذاب تحت احتباس قرار می‌گیرد و در نتیجه «کاهش کروی شدن» (سوختن و شناور شدن عنصر منیزیم) و «کاهش جوجه‌کشی» (انحلال یا شکست هسته‌زایی) می‌شود. · مکانیسم تشکیل نقص: محتوای موثر منیزیم باقیمانده به تدریج کاهش می یابد و محدودیت رشد گرافیت ضعیف می شود. تعداد هسته های موثر هسته ای با گذشت زمان کاهش می یابد. اثر برهم نهی این دو: قبل از اینکه منیزیم باقیمانده به «نقطه بحرانی» برسد که باعث گل‌دهی می‌شود، کره‌های گرافیتی باقی‌مانده در شرایط کاهش محدودیت‌ها و منابع کربن کافی به رشد خود ادامه می‌دهند و در نهایت گرافیت با اندازه درشت اما هنوز مورفولوژی قابل قبول (مانند درجه 6 یا حتی درشت‌تر) تشکیل می‌شود. اگر کاهش ادامه یابد، به سمت کروی شدن و گلدهی ضعیف می لغزد.

هدف اصلی خلاصه راهنمای عملی نهایی نه تنها کنترل منیزیم باقیمانده در مقدار هدف، بلکه اطمینان از اثربخشی و پایداری آن در کل فرآیند ریختن است. جلوگیری از گلدهی (کلید جلوگیری از کاهش منیزیم): میزان گوگرد آهن مذاب اصلی را به شدت کاهش داده و تثبیت کنید. از افزودن کافی و دقیق عامل کروی ساز اطمینان حاصل کنید. برای رسیدن به ریختن سریع، زمان ماند پس از کروی شدن را به حداقل برسانید. جلوگیری از درشت شدن (کلید حفظ تعادل بین هسته‌زایی مؤثر و منیزیم): استفاده از تکنیک‌های انکوباسیون در مراحل پایانی کارآمد و ضد پیری (مانند تلقیح جریانی و تلقیح در قالب) برای تهیه مداوم هسته‌های تازه هسته‌سازی مؤثرترین راه برای مقابله با پوسیدگی و اصلاح گرافیت است. اجتناب از افزایش کورکورانه محتوای منیزیم باقیمانده به خاطر "بیمه" مسیری متفاوت به سمت انقباض، گنجاندن سرباره، و درشت شدن گرافیت است. برای مقاطع ضخیم و بزرگ، بهینه سازی جامع طراحی معادل کربن و شرایط خنک کاری ضروری است. به طور خلاصه، «تثبیت گوگرد، کنترل منیزیم (متوسط)، ریختن سریع، و پس از تلقیح قوی» معیارهای فرآیندی کلیدی برای به دست آوردن ساختار چدن داکتیل با کیفیت بالا و در عین حال اجتناب از گلدهی و درشت شدن گرافیت است.