การทำโนดิวลาไรเซชันและอินอคิวเลชันของเหล็กหล่อโนดิวลาร์: กระบวนการ FeSiMg, การกู้คืนแมกนีเซียม และการจัดการ fade
เหล็กหล่อโนดิวลาร์ (ดักไทล์) เป็นหนึ่งในวัสดุเหล็กหล่อโครงสร้างที่สำคัญที่สุดในวิศวกรรมสมัยใหม่ ขั้นตอนโลหะวิทยาที่ปลดล็อกคุณสมบัติของมันคือกระบวนการโนดิวลาไรเซชัน: ทำให้กราไฟต์ในเมทริกซ์ตกตะกอนเป็นก้อนกลมแทนที่จะเป็นแผ่นที่รวมความเครียด การเปลี่ยนแปลงนี้ขับเคลื่อนโดยแมกนีเซียม จัดหาเป็น โนดิวลาไรเซอร์ FeSiMg และสนับสนุนโดยอินอคิวเลชันด้วย เฟอโรซิลิกอน และ แคลเซียม-ซิลิกอน ความท้าทายประจำวันคือตีให้ถูกช่วงแคบของแมกนีเซียมตกค้างเป้าหมาย รักษานิวคลิเอชันของโนดิวล์ระหว่างเทน้ำเหลว และจัดการ fade ของ Mg ในชิ้นหล่อหนาตัด
แมกนีเซียมทำให้เหล็กหล่อโนดิวลาร์เป็นไปได้ แต่ทำงานในช่วงที่แคบมาก แมกนีเซียมตกค้างระหว่าง 0.03% และ 0.06% ผลิตกราไฟต์ที่โนดิวลาไรซ์ดี; ต่ำกว่านั้นเสื่อมเป็นรูปอัดแน่นหรือแผ่นและชิ้นหล่อสูญเสียความยืดหยุ่น; สูงกว่านั้นไอแมกนีเซียมวาบ มีการเกิด dross inclusion และข้อบกพร่องเพิ่มขึ้น โลหะผสมกระบวนการ FeSiMg ต้องถูกผสมและปริมาณให้ตกในช่วงนี้ FeSiMg ที่มีแมกนีเซียม 5–10% แคลเซียมและ rare-earth เป็นตัวเลือก ด้วยการกู้คืน 40–60% ในสภาวะมาตรฐาน ตีเป้าหมายที่ตกค้าง
กระบวนการโนดิวลาไรเซชันกำหนดระดับแมกนีเซียม แต่อินอคิวเลชันรับประกันว่ากราไฟต์ nucleate เป็นโนดิวล์จริง อินอคิวเลชันด้วย inoculant ฐานเฟอโรซิลิกอน — มักมีแคลเซียม-ซิลิกอน บางครั้งมีแบเรียมหรือ rare-earth — เพิ่มไซต์ nucleation ที่ไม่เนื้อเดียวกันก่อนเท ส่งเสริมจำนวนโนดิวล์สูงและโครงสร้างโนดิวลาร์ละเอียดสม่ำเสมอ โดยไม่มีอินอคิวเลชันที่มีประสิทธิภาพ เหล็กที่โนดิวลาไรซ์ดีแล้วก็อาจแสดงกราไฟต์เสื่อมเนื่องจาก undercooling ระหว่างตกผลึก โดยเฉพาะในส่วนบางที่แข็งเร็ว อินอคิวเลชันมักทำในกระแสระหว่างเท (late) หรือในแบบ
fade ของแมกนีเซียม — การสูญเสียค่อยเป็นค่อยไปของ Mg ตกค้างระหว่างกระบวนการและการเท — เป็นความท้าทายเรื้อรัง ไอแมกนีเซียมหนีจากพื้นผิวหลอมเหลวระหว่าง holding ยิ่งนาน Mg ตกค้างยิ่งต่ำ ในชิ้นหล่อหนาตัดที่เทนาน การเทช่วงปลายอาจต่ำกว่าขีดจำกัด การป้องกันมาตรฐาน: เริ่มด้วย Mg ตกค้างสูง (ผ่าน FeSiMg ที่สม่ำเสมอและมีขนาดเหมาะ), ลดเวลา holding, และใช้ late inoculation เพื่อ refresh nucleation โรงหล่อที่ผสม FeSiMg ที่เชื่อถือได้กับ inoculation ที่มีวินัย — ดัง การส่งมอบเฟอโรซิลิกอนให้โรงหล่อ ของเราแสดง — บรรลุโนดิวลาริตี้เหนือ 85% ด้วยเศษเหลือต่ำ
วัตถุดิบ — โดยเฉพาะที่มีเหล็กกล้ารีไซเคิลหรือเศษโลหะปนเปื้อน — มักนำธาตุรองไทเทเนียม ตะกั่ว บิสมัท และพลวงมาซึ่งรบกวนโนดิวลาริตี้แม้ในระดับ ppm เกรด FeSiMg ที่มี rare-earth (ซีเรียม แลนทานัม) ทำให้เป็นกลาง การจัดหา FeSiMg ลดเหลือสามคำถาม: ปริมาณ Mg ได้รับการรับรองและสม่ำเสมอหรือไม่? ขนาดตรงกับวิธีหรือไม่? การจัดหาเชื่อถือได้หรือไม่? FeSiMg ที่สม่ำเสมอคือรากฐานที่โนดิวลาริตี้ คุณสมบัติเชิงกล และการควบคุมอัตราเศษเหลือพึ่งพา
