Какви са ефектите от високия и ниския остатъчен магнезий върху прекомерния диаметър на графита и графитните дефекти в сферографитен чугун

Остатъчното съдържание на магнезий в производството на сферографитен чугун трябва да бъде прецизно контролирано в рамките на "оптимален диапазон" (обикновено около 0,04% -0,055%, в зависимост от състава и процеса). Отклонението от този диапазон, независимо дали е твърде високо или твърде ниско, може да причини влошаване на морфологията на графита, но проявлението и основният механизъм са напълно различни.

1、 Въздействието на ниското съдържание на остатъчен магнезий е, че съдържанието на остатъчен магнезий е по-ниско от минималната критична стойност, необходима за сфероидизация (обикновено около 0,03% -0,035%), което е най-пряката и основна причина за дефекти на цъфтежа на графита, а въздействието върху диаметъра на графита е вторично. Основният механизъм на решаващото влияние върху цъфтежа на графита е, че основната роля на магнезиевия елемент е да адсорбира върху кристалната повърхност на растежа на графита, да потисне неговия слоест характер на растеж, да принуди неговия изотропен растеж и по този начин да образува сферична форма. Когато съдържанието на остатъчен магнезий е недостатъчно, този ефект на адсорбция и инхибиране се проваля в по-късния етап на растеж на графита, особено в късния етап на евтектично втвърдяване. Образуване на дефекти: Неограниченият графит ще възстанови своя бърз и нестабилен режим на растеж, причинявайки разкъсване и деформиране на вече образувания сферичен графит, което води до вдлъбнатини отвътре и спукване или коралови ръбове, което е типичен „цъфтящ графит“. Това показва, че сфероидизацията по същество е неуспешна. Косвеният ефект върху диаметъра на графита: В локалните зони, където остатъчният магнезий е на ръба на недостатъчния, но не се е провалил напълно, намаляването на ефективните нуклеационни ядра може да доведе до увеличаване на малък брой остатъчни графитни сфери. Въпреки това, по-забележимата характеристика в този случай е появата на голямо количество несферичен графит (подобен на червей, подобен на цвете), а простата грубост на графита не е основното му проявление. ·Общата причина за нисък остатъчен магнезий е високото съдържание на сяра в първоначалното разтопено желязо, което изразходва твърде много магнезий. Недостатъчно изчисляване на количеството добавен сфероидизиращ агент или ниска степен на абсорбция на реакцията. След обработка със сфероидизация, времето на престой на разтопеното желязо е твърде дълго и магнезият е силно разграден. В разтопеното желязо има силни смущаващи елементи като олово и бисмут, които неутрализират сфероидизиращия ефект на магнезия. Резюме: Ниският остатъчен магнезий води до загуба на способност за сфероидизация и директно насърчава цъфтежа на графита.

2、 Въздействието на прекомерното съдържание на остатъчен магнезий е значително по-високо от оптималния диапазон (като надвишаване на 0,06% -0,07%), като главно не води до цъфтеж, но чрез серия от косвени ефекти, превръщайки се във важен фактор за насърчаване на прекомерен (груб) диаметър на графита, придружен от други сериозни дефекти на леене. Механизмът за индиректно насърчаване на диаметъра на графита, който е твърде голям (груб), е да отслаби инкубационния ефект и да намали сърцевината на нуклеация. Магнезият е силен елемент против графитизация (избелване). Прекомерният остатъчен магнезий значително ще увеличи тенденцията на преохлаждане на разтопеното желязо. Това затруднява стабилното функциониране на хетерогенното ядро, осигурено от конвенционалните феросиликонови инокуланти, което води до влошаване на "инкубационния отговор". Пряката последица е намаляване на броя на графитните сферични ядра. При предпоставката за постоянно общо въглеродно съдържание, колкото по-малко ядра има, толкова по-голям е размерът, до който може да нарасне всяка графитна топка, като по този начин образува груби, но вероятно все още относително кръгли графитни топки. Механизъм 2: Причиняване на неподходящи корекции на процеса. За да противодействат на тенденцията към бял цвят, причинена от високия магнезий, операторите може да бъдат принудени да увеличат въглеродния еквивалент (особено съдържанието на силиций) или да се подложат на прекомерна инкубация. При условия на висок въглероден еквивалент, особено когато охлаждането на дебели и големи секции е бавно, това осигурява благоприятни условия за загрубяване на графита. Магнезият, който има силно потенциално въздействие върху морфологията на графита, може да причини намаляване на заоблеността на графитните сфери, което улеснява производството на бучки или неправилен графит, но обикновено не образува директно типични експлозивни цъфтежи. Рискът от включване на шлака се е увеличил драстично поради други сериозни проблеми в процеса: излишъкът от магнезий е склонен да реагира с кислород и сяра, за да генерира шлака като MgO и MgS, които могат да бъдат валцовани в отливки и да образуват дефекти от включването на шлака. Засилване на тенденцията на свиване: Високият магнезий разширява обхвата на втвърдяване на пастата като желязна течност, възпрепятства добавянето на свиване, значително увеличава тенденцията на микросвиване и сериозно засяга плътността на отливките. Намалена ликвидност и повишено свиване.

Резюме: Прекомерният остатъчен магнезий индиректно води до огрубяване на графита чрез „инхибиране на нуклеацията и намаляване на броя на сферите“ и води до серия от злокачествени странични ефекти като включване на шлака и свиване.

3、 Въздействието на остатъчния магнезий „подходящо, но намаляващо“ е най-честият сценарий, срещан при действителното производство, което води до прекомерен диаметър на графита. Той разкрива важността на динамичните промени в "ефективното съдържание на магнезий". Начална точка: В края на лечението със сфероидизация, остатъчният магнезий е в оптималния диапазон, напълно подхранван, а графитните топчета са малки, кръгли и изобилни. Процес на спад: От завършването на обработката до втвърдяването на отливката, стопеното желязо претърпява задържане, което води до „намаляване на сфероидизацията“ (изгаряне и плаване на магнезиевия елемент) и „намаляване на инкубацията“ (разтваряне или повреда на ядрото на нуклеацията). · Механизъм на образуване на дефекти: Ефективното съдържание на остатъчен магнезий постепенно намалява и ограничението върху растежа на графита отслабва. Броят на ефективните нуклеационни ядра намалява с времето. Суперпозиционният ефект на двете: Преди остатъчният магнезий да достигне „критичната точка“, която причинява цъфтеж, останалите графитни сфери ще продължат да растат при условия на намалени ограничения и достатъчно въглеродни източници, като в крайна сметка образуват графит с груб размер, но все още приемлива морфология (като степен 6 или дори по-груба). Ако спадът продължи, ще се плъзне към лоша сфероидизация и цъфтеж.

Основната цел на окончателното обобщение на практическите насоки е не само да се контролира остатъчният магнезий при целевата стойност, но и да се гарантира неговата ефективност и стабилност по време на целия процес на изливане. Предотвратяване на цъфтежа (ключът е да се предотврати нисък магнезий): Строго намалете и стабилизирайте съдържанието на сяра в оригиналното разтопено желязо. Осигурете достатъчно и точно добавяне на сфероидизиращ агент. Минимизирайте времето на престой след сфероидизация, за да постигнете бързо изливане. Предотвратяване на огрубяване (ключово за поддържане на баланс между ефективна нуклеация и магнезий): Използването на ефикасни и антистареещи техники за инкубация в късен етап (като инокулация на потока и в инокулация на мухъл) за непрекъснато осигуряване на свежи нуклеационни ядра е най-ефективният начин за противодействие на гниенето и рафиниране на графита. Избягването на сляпо увеличаване на съдържанието на остатъчен магнезий в името на "застраховката" е различен път към свиване, включване на шлака и огрубяване на графита. За дебели и големи секции е необходимо цялостно оптимизиране на дизайна на въглеродния еквивалент и условията на охлаждане. Накратко, "стабилизиране на сярата, контролиране на магнезий (умерено), бързо изливане и силна пост-инокулация" са ключови критерии за процеса за получаване на висококачествена структура от сферографитен чугун, като същевременно се избягва цъфтежа на графита и огрубяването.