राखाडी कास्ट आयर्नमधील प्रत्येक घटकाच्या भूमिकेबद्दल बोला

 

राखाडी कास्ट लोह मध्ये सामान्यतः वापरल्या जाणार्या घटकांची भूमिका

1.कार्बन आणि सिलिकॉन: कार्बन आणि सिलिकॉन हे घटक आहेत जे ग्राफिटायझेशनला जोरदार प्रोत्साहन देतात. धूसर कास्ट आयर्नच्या मेटॅलोग्राफिक संरचना आणि यांत्रिक गुणधर्मांवर त्यांचे परिणाम स्पष्ट करण्यासाठी कार्बन समतुल्य वापरला जाऊ शकतो. कार्बन समतुल्य वाढल्याने ग्रेफाइट फ्लेक्स खडबडीत होतात, संख्या वाढते आणि ताकद आणि कडकपणा कमी होतो. याउलट, कार्बन समतुल्य कमी केल्याने ग्रेफाइटची संख्या कमी होते, ग्रेफाइट शुद्ध होते आणि प्राथमिक ऑस्टेनाइट डेंड्राइट्सची संख्या वाढते, ज्यामुळे राखाडी कास्ट लोहाचे यांत्रिक गुणधर्म सुधारतात. तथापि, कार्बन समतुल्य कमी केल्याने कास्टिंग कार्यक्षमतेत घट होईल.

2.मँगनीज: मँगनीज स्वतःच एक घटक आहे जो कार्बाइड्सला स्थिर करतो आणि ग्राफिटायझेशनला अडथळा आणतो. राखाडी कास्ट आयर्नमध्ये परलाइटला स्थिर आणि परिष्कृत करण्याचा प्रभाव आहे. Mn=0.5% ते 1.0% या श्रेणीमध्ये, मँगनीजचे प्रमाण वाढवणे ताकद आणि कडकपणा सुधारण्यासाठी अनुकूल आहे.

3.फॉस्फरस: जेव्हा कास्ट आयर्नमध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण 0.02% पेक्षा जास्त असते, तेव्हा इंटरग्रॅन्युलर फॉस्फरस युटेक्टिक होऊ शकते. ऑस्टेनाइटमध्ये फॉस्फरसची विद्राव्यता फारच कमी असते. जेव्हा कास्ट आयर्न घट्ट होतो तेव्हा फॉस्फरस मुळात द्रवातच राहतो. जेव्हा युटेक्टिक सॉलिडिफिकेशन जवळजवळ पूर्ण होते, तेव्हा युटेक्टिक गटांमधील उर्वरित द्रव फेज रचना त्रयस्थ युटेक्टिक रचना (Fe-2%, C-7%, P) च्या जवळ असते. हा द्रव टप्पा सुमारे 955℃ वर घट्ट होतो. कास्ट आयर्न घट्ट झाल्यावर, मॉलिब्डेनम, क्रोमियम, टंगस्टन आणि व्हॅनेडियम हे सर्व फॉस्फरस-समृद्ध द्रव अवस्थेत वेगळे केले जातात, ज्यामुळे फॉस्फरस युटेक्टिकचे प्रमाण वाढते. जेव्हा कास्ट आयर्नमध्ये फॉस्फरसचे प्रमाण जास्त असते, तेव्हा फॉस्फरस युटेक्टिकच्या हानिकारक प्रभावांव्यतिरिक्त, ते धातूच्या मॅट्रिक्समध्ये असलेल्या मिश्रधातूचे घटक देखील कमी करते, ज्यामुळे मिश्र धातुच्या घटकांचा प्रभाव कमकुवत होतो. फॉस्फरस युटेक्टिक द्रव युटेक्टिक गटाच्या सभोवताली चिकट असतो जो घन बनतो आणि वाढतो आणि घनता संकोचन दरम्यान ते पुन्हा भरणे कठीण आहे आणि कास्टिंग आकसण्याची प्रवृत्ती जास्त आहे.

4.सल्फर: ते वितळलेल्या लोहाची तरलता कमी करते आणि कास्टिंगची गरम तडा जाण्याची प्रवृत्ती वाढवते. कास्टिंगमध्ये हा एक हानिकारक घटक आहे. म्हणून, बर्याच लोकांना असे वाटते की सल्फरचे प्रमाण जितके कमी असेल तितके चांगले. खरेतर, जेव्हा सल्फरचे प्रमाण ≤0.05% असते, तेव्हा अशा प्रकारचे कास्ट आयर्न आपण वापरत असलेल्या सामान्य इनोक्युलंटसाठी काम करत नाही. याचे कारण असे आहे की टोचणे फार लवकर क्षय होते आणि कास्टिंगमध्ये पांढरे डाग दिसतात.

5.तांबे: राखाडी कास्ट आयर्नच्या निर्मितीमध्ये तांबे हा सर्वात सामान्यपणे जोडला जाणारा मिश्रधातू घटक आहे. मुख्य कारण म्हणजे तांब्याचा वितळण्याचा बिंदू कमी असतो (1083℃), वितळण्यास सोपा असतो आणि त्याचा मिश्र धातुचा प्रभाव चांगला असतो. तांब्याची ग्राफिटायझेशन क्षमता सिलिकॉनच्या 1/5 इतकी असते, त्यामुळे कास्ट आयर्नची पांढरी कास्ट होण्याची प्रवृत्ती कमी होते. त्याच वेळी, तांबे ऑस्टेनाइट ट्रान्सफॉर्मेशनचे गंभीर तापमान देखील कमी करू शकते. त्यामुळे, तांबे परलाइटच्या निर्मितीला प्रोत्साहन देऊ शकते, परलाइटची सामग्री वाढवू शकते आणि परलाइट परिष्कृत करू शकते आणि त्यात परलाइट आणि फेराइट मजबूत करू शकते, ज्यामुळे कास्ट आयर्नची कडकपणा आणि ताकद वाढते. तथापि, तांब्याचे प्रमाण जितके जास्त असेल तितके चांगले. तांब्याची योग्य मात्रा ०.२% ते ०.४% आहे. मोठ्या प्रमाणात तांबे जोडताना, एकाच वेळी टिन आणि क्रोमियम जोडणे कटिंग कार्यक्षमतेसाठी हानिकारक आहे. यामुळे मॅट्रिक्स स्ट्रक्चरमध्ये मोठ्या प्रमाणात सॉर्बाइट स्ट्रक्चर तयार होईल.

6.क्रोमियम: क्रोमियमचा मिश्रित प्रभाव खूप मजबूत आहे, मुख्यत्वे कारण क्रोमियम जोडल्याने वितळलेल्या लोखंडाची पांढरी कास्ट होण्याची प्रवृत्ती वाढते आणि कास्टिंग कमी होणे सोपे होते, परिणामी कचरा होतो. म्हणून, क्रोमियमचे प्रमाण नियंत्रित केले पाहिजे. एकीकडे, अशी आशा आहे की कास्टिंगची ताकद आणि कडकपणा सुधारण्यासाठी वितळलेल्या लोहामध्ये विशिष्ट प्रमाणात क्रोमियम असते; दुसरीकडे, कास्टिंग कमी होण्यापासून आणि भंगार दरात वाढ होण्यापासून रोखण्यासाठी क्रोमियम कमी मर्यादेवर कठोरपणे नियंत्रित केले जाते. पारंपारिक अनुभव असा आहे की जेव्हा मूळ वितळलेल्या लोखंडाचे क्रोमियमचे प्रमाण 0.35% पेक्षा जास्त होते, तेव्हा त्याचा कास्टिंगवर घातक परिणाम होतो.

7. मॉलिब्डेनम: मॉलिब्डेनम हा एक विशिष्ट संयुग तयार करणारा घटक आणि एक मजबूत परलाइट स्थिर करणारा घटक आहे. ते ग्रेफाइट शुद्ध करू शकते. जेव्हा ωMo<0.8%, मॉलिब्डेनम परलाइट परिष्कृत करू शकतो आणि परलाइटमध्ये फेराइट मजबूत करू शकतो, ज्यामुळे कास्ट आयर्नची ताकद आणि कडकपणा प्रभावीपणे सुधारतो.

राखाडी कास्ट आयर्नमधील अनेक समस्या लक्षात घेणे आवश्यक आहे

1.अति तापविणे किंवा होल्डिंगची वेळ वाढवणे यामुळे वितळलेले विद्यमान विषम कोर अदृश्य होऊ शकतात किंवा त्यांची प्रभावीता कमी करू शकतात, ज्यामुळे ऑस्टेनाइट धान्यांची संख्या कमी होते.

2. टायटॅनियमचा राखाडी कास्ट आयर्नमध्ये प्राथमिक ऑस्टेनाइट शुद्ध करण्याचा प्रभाव आहे. कारण टायटॅनियम कार्बाइड्स, नायट्राइड्स आणि कार्बोनिट्राइड्स ऑस्टेनाइट न्यूक्लिएशनसाठी आधार म्हणून काम करू शकतात. टायटॅनियम ऑस्टेनाइटचा गाभा वाढवू शकतो आणि ऑस्टेनाइट धान्य परिष्कृत करू शकतो. दुसरीकडे, जेव्हा वितळलेल्या लोखंडात अतिरिक्त Ti असते, तेव्हा लोखंडातील S Mn ऐवजी Ti शी प्रतिक्रिया देऊन TiS कण तयार करतो. TiS चा ग्रेफाइट कोर MnS सारखा प्रभावी नाही. त्यामुळे, युटेक्टिक ग्रेफाइट कोर तयार होण्यास विलंब होतो, ज्यामुळे प्राथमिक ऑस्टेनाइटचा पर्जन्य वेळ वाढतो. व्हॅनेडियम, क्रोमियम, ॲल्युमिनियम आणि झिरकोनियम हे टायटॅनियमसारखेच आहेत कारण ते कार्बाइड्स, नायट्राइड्स आणि कार्बोनिट्राइड्स तयार करण्यास सोपे आहेत आणि ते ऑस्टेनाइट कोर बनू शकतात.

3. युटेक्टिक क्लस्टर्सच्या संख्येवर विविध इनोक्युलंट्सच्या प्रभावामध्ये खूप फरक आहेत, जे खालील क्रमाने मांडलेले आहेत: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi. Sr किंवा Ti असलेल्या FeSi चा eutectic क्लस्टर्सच्या संख्येवर कमकुवत प्रभाव पडतो. दुर्मिळ पृथ्वी असलेल्या इनोक्युलंट्सचा सर्वोत्तम प्रभाव असतो, आणि Al आणि N सोबत जोडल्यास प्रभाव अधिक लक्षणीय असतो. Al आणि Bi असलेले फेरोसिलिकॉन युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या जोरदारपणे वाढवू शकतात.

4. ग्रेफाइट-ऑस्टेनाइटच्या दोन-टप्प्यात सहजीवन वाढीच्या दाण्यांना केंद्र म्हणून ग्रेफाइट केंद्रकांसह तयार केले जाते, त्यांना युटेक्टिक क्लस्टर म्हणतात. सबमाइक्रोस्कोपिक ग्रेफाइट एकत्रित, अवशिष्ट वितळलेले ग्रेफाइट कण, प्राथमिक ग्रेफाइट फ्लेक शाखा, उच्च वितळण्याचे बिंदू संयुगे आणि वितळलेल्या लोखंडात अस्तित्वात असलेले वायू समावेश आणि युटेक्टिक ग्रेफाइटचे कोर असू शकतात हे देखील युटेक्टिक क्लस्टरचे कोर आहेत. युटेक्टिक न्यूक्लियस हा युटेक्टिक क्लस्टरच्या वाढीचा प्रारंभ बिंदू असल्याने, युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या युटेक्टिक लोह द्रवामध्ये ग्रेफाइटमध्ये वाढू शकणाऱ्या कोरची संख्या दर्शवते. युटेक्टिक क्लस्टर्सच्या संख्येवर परिणाम करणाऱ्या घटकांमध्ये रासायनिक रचना, वितळलेल्या लोहाची मुख्य स्थिती आणि थंड होण्याचा दर यांचा समावेश होतो.
रासायनिक रचनेत कार्बन आणि सिलिकॉनचे प्रमाण महत्त्वपूर्ण प्रभाव पाडते. कार्बन समतुल्य युटेक्टिक कंपोझिशनच्या जितके जवळ असेल तितके अधिक युटेक्टिक क्लस्टर्स असतील. एस हा आणखी एक महत्त्वाचा घटक आहे जो राखाडी कास्ट आयर्नच्या युटेक्टिक क्लस्टर्सवर परिणाम करतो. सल्फरचे कमी प्रमाण युटेक्टिक क्लस्टर्स वाढवण्यासाठी अनुकूल नाही, कारण वितळलेल्या लोहातील सल्फाइड हा ग्रेफाइट कोरचा एक महत्त्वाचा पदार्थ आहे. याव्यतिरिक्त, सल्फर विषम कोर आणि वितळण्याच्या दरम्यान इंटरफेसियल ऊर्जा कमी करू शकते, ज्यामुळे अधिक कोर सक्रिय केले जाऊ शकतात. जेव्हा W (S) 0.03% पेक्षा कमी असते, तेव्हा युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या लक्षणीयरीत्या कमी होते आणि टोचण्याचा प्रभाव कमी होतो.
जेव्हा Mn चा वस्तुमान अपूर्णांक 2% च्या आत असतो, तेव्हा Mn चे प्रमाण वाढते आणि त्यानुसार युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या वाढते. Nb वितळलेल्या लोहामध्ये कार्बन आणि नायट्रोजन संयुगे निर्माण करणे सोपे आहे, जे युटेटिक क्लस्टर्स वाढवण्यासाठी ग्रेफाइट कोर म्हणून कार्य करते. टी आणि व्ही युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या कमी करतात कारण व्हॅनेडियम कार्बन एकाग्रता कमी करते; टायटॅनियम सहजपणे MnS आणि MgS मध्ये S कॅप्चर करून टायटॅनियम सल्फाइड तयार करतो आणि त्याची न्यूक्लिएशन क्षमता MnS आणि MgS सारखी प्रभावी नाही. वितळलेल्या लोखंडातील एन युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या वाढवते. जेव्हा एन सामग्री 350 x10-6 पेक्षा कमी असते, तेव्हा ते स्पष्ट नसते. ठराविक मूल्य ओलांडल्यानंतर, सुपर कूलिंग वाढते, ज्यामुळे युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या वाढते. वितळलेल्या लोखंडातील ऑक्सिजन सहजपणे कोर म्हणून विविध ऑक्साईड समावेश बनवतो, म्हणून ऑक्सिजन जसजसा वाढतो, युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या वाढते. रासायनिक रचना व्यतिरिक्त, युटेक्टिक वितळण्याची कोर स्थिती हा एक महत्त्वाचा प्रभाव पाडणारा घटक आहे. उच्च तापमान राखणे आणि जास्त काळ गरम केल्याने मूळ कोर गायब होईल किंवा कमी होईल, युटेटिक क्लस्टर्सची संख्या कमी होईल आणि व्यास वाढेल. रोगप्रतिबंधक लस टोचणे उपचार मुख्य स्थितीत मोठ्या प्रमाणात सुधारणा करू शकते आणि युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या वाढवू शकते. कूलिंग रेटचा युटेक्टिक क्लस्टर्सच्या संख्येवर खूप स्पष्ट प्रभाव पडतो. कूलिंग जितके जलद होईल तितके अधिक युटेक्टिक क्लस्टर्स आहेत.

5. युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या थेट युटेक्टिक धान्यांची जाडी दर्शवते. सर्वसाधारणपणे, सूक्ष्म धान्य धातूंचे कार्यप्रदर्शन सुधारू शकतात. समान रासायनिक रचना आणि ग्रेफाइट प्रकाराच्या आधारे, युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या जसजशी वाढते तसतसे तन्य शक्ती वाढते, कारण युटेक्टिक क्लस्टर्समधील ग्रेफाइट पत्रके युटेक्टिक क्लस्टर्सची संख्या वाढल्याने बारीक होतात, ज्यामुळे ताकद वाढते. तथापि, सिलिकॉन सामग्रीच्या वाढीसह, युटेक्टिक गटांची संख्या लक्षणीय वाढते, परंतु त्याऐवजी ताकद कमी होते; कास्ट आयर्नची ताकद सुपरहीट तापमानाच्या वाढीसह (1500 डिग्री सेल्सियस पर्यंत) वाढते, परंतु यावेळी, युटेक्टिक गटांची संख्या लक्षणीय घटते. दीर्घकालीन रोगप्रतिबंधक लसीकरण उपचार आणि शक्ती वाढ झाल्याने eutectic गट संख्या बदल कायदा संबंध नेहमी समान कल नाही. Si आणि Ba असलेल्या FeSi सह लसीकरण उपचाराद्वारे प्राप्त होणारी शक्ती CaSi पेक्षा जास्त आहे, परंतु कास्ट आयरनच्या eutectic गटांची संख्या CaSi पेक्षा खूपच कमी आहे. युटेक्टिक गटांच्या संख्येत वाढ झाल्यामुळे, कास्ट आयर्नची संकोचन प्रवृत्ती वाढते. लहान भागांमध्ये संकोचन निर्माण होण्यापासून रोखण्यासाठी, युटेक्टिक गटांची संख्या 300~400/cm2 च्या खाली नियंत्रित केली पाहिजे.

6. मिश्रधातूचे घटक (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) जोडणे जे ग्रॅफिटाइज्ड इनोक्युलंट्समध्ये सुपर कूलिंगला प्रोत्साहन देतात कास्ट आयर्नच्या सुपर कूलिंगची डिग्री सुधारू शकतात, धान्य परिष्कृत करू शकतात, ऑस्टेनाइटचे प्रमाण वाढवू शकतात आणि तयार होण्यास प्रोत्साहन देऊ शकतात. मोती जोडलेले पृष्ठभाग सक्रिय घटक (Te, Bi, 5b) ग्रेफाइटची वाढ मर्यादित करण्यासाठी आणि ग्रेफाइट आकार कमी करण्यासाठी ग्रेफाइट केंद्रकांच्या पृष्ठभागावर शोषले जाऊ शकतात, जेणेकरून सर्वसमावेशक यांत्रिक गुणधर्म सुधारणे, एकसमानता सुधारणे आणि संघटनात्मक नियमन वाढवणे हे उद्देश साध्य करणे शक्य आहे. हे तत्त्व उच्च कार्बन कास्ट आयर्न (जसे की ब्रेक पार्ट्स) च्या उत्पादन पद्धतीमध्ये लागू केले गेले आहे.