Koji su efekti visokog i niskog rezidualnog magnezijuma na preveliki prečnik grafita i defekte cvetanja grafita u duktilnom gvožđu

Sadržaj preostalog magnezijuma u proizvodnji nodularnog gvožđa treba precizno kontrolisati unutar "optimalnog raspona prozora" (obično oko 0,04% -0,055%, u zavisnosti od sastava i procesa). Odstupanje od ovog raspona, bilo previsoko ili prenisko, može uzrokovati pogoršanje morfologije grafita, ali manifestacija i osnovni mehanizam su potpuno drugačiji.

1、 Uticaj niskog sadržaja preostalog magnezijuma je da je sadržaj zaostalog magnezijuma niži od minimalne kritične vrednosti potrebne za sferoidizaciju (općenito oko 0,03% -0,035%), što je najdirektniji i fundamentalni razlog za defekte cvetanja grafita, a uticaj na prečnik grafita je sekundaran. Osnovni mehanizam odlučujućeg utjecaja na cvjetanje grafita je da je osnovna uloga magnezijevog elementa da adsorbira na površini kristala rasta grafita, potisne njegovu slojevitu prirodu rasta, forsira njegov izotropni rast i tako formira sferni oblik. Kada je sadržaj preostalog magnezijuma nedovoljan, ovaj efekat adsorpcije i inhibicije nestaje u kasnijoj fazi rasta grafita, posebno u kasnoj fazi eutektičkog skrućivanja. Formiranje defekata: Neograničeni grafit će vratiti svoj brz i nestabilan način rasta, uzrokujući da se već formirani sferni grafit pukne i deformira, što rezultira udubljenjem iznutra i pucanjem rubova nalik koralju, što je tipičan "cvjetajući grafit". Ovo ukazuje da je sferoidizacija u suštini propala. Indirektni uticaj na prečnik grafita: U lokalnim oblastima gde je rezidualni magnezijum na ivici nedovoljnog, ali nije u potpunosti otkazao, smanjenje efektivne nukleacijske jezgre može rezultirati povećanjem malog broja zaostalih grafitnih sfera. Međutim, istaknutija karakteristika u ovom slučaju je pojava velike količine nesferičnog grafita (crvolika, cvijeta), a jednostavna grubost grafita nije njegova glavna manifestacija. ·Uobičajeni uzrok niskog rezidualnog magnezijuma je visok sadržaj sumpora u izvornom rastopljenom gvožđu, koje troši previše magnezijuma. Nedovoljan proračun količine dodanog sferoidizirajućeg agensa ili niska stopa apsorpcije reakcije. Nakon tretmana sferoidizacijom, vrijeme zadržavanja rastopljenog željeza je predugo, a magnezijum se ozbiljno razgrađuje. Postoje jaki interferirajući elementi kao što su olovo i bizmut u rastopljenom gvožđu, koji neutrališu efekat sferoidizacije magnezijuma. Sažetak: Nizak rezidualni magnezijum dovodi do gubitka sposobnosti sferoidizacije i direktno potiče cvjetanje grafita.

2、 Uticaj prekomernog zaostalog sadržaja magnezijuma je znatno veći od optimalnog opsega (kao što je prekoračenje 0,06% -0,07%), uglavnom ne dovodi do cvetanja, već kroz niz indirektnih efekata, postaje važan faktor u promociji prekomernog (grubog) prečnika grafita, praćenog drugim ozbiljnim defektima livenja. Mehanizam indirektne promocije prevelikog (grubog) prečnika grafita je da oslabi efekat inkubacije i smanji jezgro nukleacije. Magnezijum je jak element protiv grafitizacije (izbjeljivanja). Prekomjerni rezidualni magnezijum će značajno povećati tendenciju prehlađenja rastopljenog željeza. To otežava stabilno funkcioniranje heterogene jezgre koju osiguravaju konvencionalni ferosilicijski inokulanti, što rezultira pogoršanjem "inkubacionog odgovora". Direktna posljedica je smanjenje broja sfernih jezgri grafita. Pod pretpostavkom konstantnog ukupnog sadržaja ugljika, što je manje jezgri, to je veća veličina do koje svaka grafitna kuglica može narasti, formirajući tako grube, ali moguće još uvijek relativno okrugle grafitne kuglice. Mehanizam 2: Uzrok neprikladnih prilagodbi procesa. Kako bi se suprotstavili sklonosti bijeloj boji uzrokovanoj visokim sadržajem magnezija, operateri mogu biti prisiljeni povećati ekvivalent ugljika (posebno sadržaj silicija) ili se podvrgnuti prekomjernoj inkubaciji. U uslovima visokog ekvivalenta ugljenika, posebno kada je hlađenje debelih i velikih preseka sporo, obezbeđuje povoljne uslove za grublji rast grafita. Magnezijum, koji ima veliki potencijalni uticaj na morfologiju grafita, može izazvati smanjenje zaobljenosti grafitnih sfera, što olakšava proizvodnju grudastog ili nepravilnog grafita, ali obično ne stvara direktno tipične eksplozivne cvetove. Rizik od inkluzije šljake dramatično se povećao zbog drugih ozbiljnih problema u procesu: višak magnezija je sklon reakciji s kisikom i sumporom kako bi se stvorila šljaka kao što su MgO i MgS, koja se može valjati u odljevke i formirati defekte uključivanja šljake. Intenziviranje tendencije skupljanja: Visok nivo magnezijuma proširuje opseg očvršćavanja paste poput tečnosti gvožđa, otežava dopunu skupljanja, značajno povećava sklonost mikro skupljanju i ozbiljno utiče na gustinu odlivaka. Smanjena likvidnost i povećana kontrakcija.

Sažetak: Prekomjeran rezidualni magnezijum indirektno dovodi do grubljanja grafita kroz "inhibiciju nukleacije i smanjenje broja sfera", i donosi niz malignih nuspojava kao što su uključivanje šljake i skupljanje.

3、 Uticaj preostalog magnezijuma "prikladan, ali u opadanju" je najčešći scenario koji se susreće u stvarnoj proizvodnji, što dovodi do prevelikog promjera grafita. Otkriva važnost dinamičkih promjena u "efikasnom sadržaju magnezija". Polazna tačka: Na kraju tretmana sferoidizacije, rezidualni magnezijum je u optimalnom opsegu, potpuno je njegovan, a grafitne kuglice su male, okrugle i u izobilju. Proces opadanja: Od završetka tretmana do skrućivanja livenja, rastopljeno gvožđe se zadržava, što dovodi do "opadanja sferoidizacije" (element magnezijuma sagoreva i pluta) i "opada inkubacije" (otapanje jezgre nukleacije ili kvar). · Mehanizam formiranja defekata: efektivni sadržaj preostalog magnezijuma postepeno se smanjuje, a ograničenje rasta grafita slabi. Broj efektivnih nukleacijskih jezgara se vremenom smanjuje. Efekat superpozicije dva: prije nego što preostali magnezijum dostigne "kritičnu tačku" koja uzrokuje cvjetanje, preostale grafitne sfere će nastaviti rasti pod uvjetima smanjenih ograničenja i dovoljnih izvora ugljika, na kraju formirajući grafit grube veličine, ali i dalje prihvatljive morfologije (kao što je stupanj 6 ili čak grublji). Ako se pad nastavi, klizit će prema slaboj sferoidizaciji i cvjetanju.

Osnovni cilj konačnog sažetka praktičnih uputstava nije samo kontrola preostalog magnezijuma na ciljnoj vrijednosti, već i osiguranje njegove efikasnosti i stabilnosti tokom cijelog procesa izlivanja. Sprečavanje cvjetanja (ključno je spriječiti nizak magnezijum): Strogo smanjite i stabilizirajte sadržaj sumpora u izvornom rastopljenom željezu. Osigurati dovoljno i precizno dodavanje sferoidizirajućeg agensa. Minimizirajte vrijeme zadržavanja nakon sferoidizacije kako biste postigli brzo izlijevanje. Sprečavanje grubosti (ključ za održavanje ravnoteže između efikasne nukleacije i magnezijuma): Korištenje efikasnih tehnika inkubacije u kasnoj fazi protiv starenja (kao što su inokulacija protoka i inokulacija u kalupu) za kontinuirano obezbjeđivanje svježih jezgara je najefikasniji način za suzbijanje raspadanja i rafiniranje grafita. Izbjegavanje slijepog povećanja sadržaja preostalog magnezija radi "osiguranja" je divergentan put prema skupljanju, uključivanju šljake i grubosti grafita. Za debele i velike preseke, neophodno je sveobuhvatno optimizovati dizajn ekvivalentnog ugljenika i uslove hlađenja. Ukratko, "stabilizirajući sumpor, kontrolisanje magnezijuma (umjereno), brzo izlijevanje i jaka post inokulacija" ključni su procesni kriteriji za dobivanje visokokvalitetne strukture nodularnog željeza uz izbjegavanje cvjetanja i grubosti grafita.