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石墨化/非石墨化增碳剂对铸件微观组织的影响

发布时间:2021-07-19 11:51:05 编辑:宁夏白云碳素有限公司

  大多数铸造厂使用碳百分比、硫百分比、挥发物百分比和颗粒尺寸范围来描述他们的增碳剂规格。但是,这种典型的描述方法并不能保证符合您规格的增碳剂在铸造过程中会达到相同或相同的效果。这是因为碳可以以不同的结晶形式存在,从具有完全不规则结构的玻璃碳到具有低到高结晶度的部分晶体结构的碳,再到具有完整晶体结构的碳。对于晶体结构的增碳剂,研究表明,其晶粒的大小决定了它是否具有成核能力以及成核能力的类型。出于成本考虑,许多代工厂还混合使用非晶增碳剂和石墨化增碳剂。热分析仪测量和白口试验的结果表明,碳的晶体结构可以显着改善铸铁的形核状态,因此增碳剂的结晶度是选择增碳剂时不可忽视的因素。本文对各种增碳剂进行分类说明。

石墨化增碳剂

  增碳剂分类铸造厂通常根据其化学成分选择合适的增碳剂。在电炉冶炼过程中,一般需要添加1%-2%的增碳剂量才能达到目标碳值。增碳剂根据其结构可分为六方石墨结构的石墨增碳剂和不规则结构或不带石墨的增碳剂。石墨增碳剂和非石墨增碳剂经常混用。此外,碳化硅(SiC)具有类似于石墨的六边形结构,也被认为是一种特殊形式的石墨增碳剂。增碳剂对显微组织的影响实验和生产实践都表明,在异质核的存在下,石墨增碳剂可以通过增加铸铁中形核点的数量来促进形核。为了提高增碳剂的成核能力,有必要了解增碳剂的晶体结构。只有石墨结构的增碳剂才能提高铸铁的形核能力,而非石墨结构的增碳剂不能提高铸铁的形核能力。基于这个想法,即使所有铸造参数保持不变,用石墨化增碳剂代替非石墨化增碳剂,反之亦然,很可能会改变铸铁的形核能力,改变形核铸铁的能力(形核不足或形核过多)改变了凝固过程,进而改变了铸铁的微观结构。

  1996年,威斯康星大学麦迪逊分校教授Carl Loper博士研究了增碳剂的接种效果。他测量了使用不同增碳剂获得的灰口铸铁白口的深度,从具有非石墨结构的材料,如煅烧石油焦,到具有各种石墨结构的碳。从这些实验中,他测量了使用不同补料材料得到的灰口铸铁白口样品,发现材料的结晶度会影响灰口铸铁白口深度的降低。不同增碳材料的结晶度以及使用这些增碳剂降低白口深度的价值。与不同程度结晶结构的增碳剂相比,石油焦几乎没有表现出任何降低白口深度的效果。

煅烧石油焦

  研究表明,经过特殊高温连续提纯工艺处理的增碳剂提供了理想的结晶度,这种结晶度增碳剂提供了理想尺寸和石墨化程度的石墨颗粒作为成核点。之后,随着石墨的结晶度再次增加,石墨颗粒再次增加,石墨颗粒的成核能力下降。德国杜塞尔多夫铸造研究所(IfG)Loper教授对常用增碳剂的研究成果进行了验证。这也表明石墨化材料有助于改善铸铁的形核状态,从而可以降低深度。在白口测试块上测量的白口的。不规则组织的碳,如乙炔焦和石油焦,对铁水的成核状态没有贡献,导致白口倾向增加。

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