În industria turnătoriei, calitatea agenților de cementare afectează în mod direct calitatea fierului topit, performanța de turnare și costul final. Azotul și sulful sunt două elemente foarte critice, iar efectele lor sunt complexe și necesită un control strict.
I. Efectele azotului (N): o sabie cu două-tăisuri
Azotul are un rol dublu în fierul topit, iar impactul acestuia depinde de compoziția fierului topit, de viteza de răcire și de conținutul final de azot.
1. Efecte pozitive (Efecte benefice, în condiții moderate și controlate):
• Întărirea feritei: Azotul se dizolvă în ferită, jucând un rol în întărirea soluției solide și în creșterea ușoară a rezistenței fontei.
• Stabilizarea Austenitei: Ajută la stabilizarea structurii austenitei.
• Promovarea formării carburilor: Se combină cu anumite elemente, poate promova formarea perlitei, crescând rezistența și duritatea.
• Ca element de aliere: în unele fontă cenușie de calitate-înaltă sau fontă ductilă, cantitățile adecvate de azot pot forma nitruri minuscule cu magneziu, calciu etc., acționând ca nuclee pentru cristalizarea grafitului, rafinarea grafitului, îmbunătățirea morfologiei grafitului și, astfel, îmbunătățirea proprietăților mecanice ale materialului.
2. Efecte negative (pericole, când conținutul este prea mare sau condițiile sunt nefavorabile):
• Formarea porilor de azot (găuri de azot): Acesta este pericolul cel mai fatal al azotului. Când conținutul de azot dizolvat în fierul topit este prea mare, solubilitatea azotului scade brusc în timpul procesului de solidificare a turnării. Azotul suprasaturat precipită sub formă de bule, formând pori subcutanați sau pori fini, dispersați. Acești pori afectează grav densitatea, proprietățile mecanice și calitatea suprafeței turnării.
• Inducerea grafitului fracturat (deformarea grafitului indusă de azot-): în fonta cenușie hipereutectică, conținutul excesiv de azot duce la creșterea anormală a fulgilor de grafit, formând morfologii ascuțite, fracturate de grafit, care rup grav matricea, reducând drastic rezistența și tenacitatea la turnare, în special impactul rezistenței la turnare la oboseală.
• fragilitate crescută la turnare: nitrururile excesive cresc fragilitatea materialului.
Agenții de carburare sunt una dintre principalele surse de azot din fierul topit. În special atunci când se utilizează încărcătura cuptorului cu o proporție mare de fier vechi, deșeurile de oțel în sine conține azot, iar dacă agentul de carburare are un conținut ridicat de azot (cum ar fi unii agenți de carburare a cocsului de petrol), poate duce cu ușurință la un conținut total de azot excesiv în fierul topit.
II. Influența sulfului (S): de la „dăunător” la „util”
Influența sulfului diferă fundamental între fonta cenușie și fonta ductilă.
1. În fontă gri:
• Vedere tradițională (dăunător): sulful formează sulfură de fier cu punct de topire scăzut (FeS), distribuită la granițele granulelor, crescând fragilitatea la cald a pieselor turnate, reducând fluiditatea și favorizând contracția. În general, este considerat un element dăunător și trebuie controlat.
• Înțelegere modernă (moderat benefic): cantități adecvate de sulf (recomandat în general 0,06%-0,12%) se pot combina cu manganul pentru a forma particule de sulfură de mangan (MnS) cu punct de topire-înalt. Aceste particule pot acționa ca nuclee pentru formarea grafitului, promovând grafitizarea, rafinând grafitul și, astfel, îmbunătățind rezistența și duritatea fontei cenușii. Prin urmare, în procesele moderne de turnare, conținutul mai scăzut de sulf nu este întotdeauna mai bun; mai degrabă, trebuie să fie stabilizat într-un interval adecvat.
• Rolul agenților de cementare: Dacă agentul de cementare conține prea mult sulf, va provoca fluctuații drastice ale conținutului de sulf al fierului topit, făcându-l dificil de controlat. Agenții de cementare stabili cu conținut scăzut de-sulf reprezintă baza pentru producerea fontei cenușii de-înaltă calitate.
2. În fontă ductilă:
• Un element extrem de dăunător: Sulful este „inamicul numărul unu” al fierului ductil. Sulful are o afinitate foarte puternică pentru agenții de sferoidizare (cum ar fi Mg, Ce, etc.) și va reacționa de preferință cu agenții de sferoidizare pentru a forma sulfuri (cum ar fi MgS), consumând o cantitate mare de agenți de sferoidizare valoroși și conducând la degradarea prin sferoidizare.
• Deteriorarea sferoidizării grafitului: După consumarea agentului de sferoidizare, sulful rezidual va interfera cu creșterea sferoidă a grafitului, ducând la deformarea sferoidă a grafitului, la reducerea numărului de sferoide de grafit și la apariția fulgilor de grafit, deteriorând grav proprietățile mecanice.
• Risc de incluziuni: Formarea crescută de zgură sulfurată crește riscul de defecte de incluziune.
• Cerințe stricte pentru carburatoare: Prin urmare, producția de fontă ductilă trebuie să utilizeze carburatoare cu conținut extrem de scăzut de sulf (de obicei S < 0,05%, cele de înaltă-calitate necesită < 0,02%) pentru a reduce conținutul de sulf al fierului brut și a asigura efectul de sferoidizare și stabilitate.
III. Recomandări pentru întreprinderile de turnătorie:
1. Clarificați nevoile: În primul rând, determinați dacă să produceți fontă gri sau fontă ductilă și calitatea țintă.
2. Controlați strict materiile prime: gestionați carburatoarele ca materiale importante de proces, mai degrabă decât materiale auxiliare obișnuite. Stabiliți standarde clare și stricte de achiziție pentru conținutul lor de azot și sulf.
3. Prioritizează carburatoarele de-înaltă calitate:
• Carburatoare grafitizate: fabricate din electrozi sau resturi de grafit, au un conținut ridicat de carbon, un conținut extrem de scăzut de sulf și azot și o rată de absorbție ridicată, ceea ce le face cea mai bună alegere pentru producerea fontei de-înaltă calitate (în special fontă ductilă și fontă gri-de calitate superioară), dar sunt mai scumpe.
• Carburatoare cu cocs de petrol calcinat la temperatură înaltă-: după o calcinare minuțioasă, sulful, azotul și materia volatilă sunt reduse semnificativ, oferind o eficiență ridicată a costurilor-și făcându-le o alegere utilizată pe scară largă la nivel mediu-și-la-înalt.
• Evitați utilizarea: recarburatoare pe bază de cocs de petrol sau de cărbune{0}}necalcinate sau ușor calcinate, deoarece conținutul lor ridicat de sulf, azot și materii volatile duce cu ușurință la defecte de turnare.
Consolidați monitorizarea procesului: efectuați în mod regulat analize înainte de -cuptor (de exemplu, analiză spectrală) a fierului topit pentru a monitoriza modificările conținutului de azot și sulf, permițând ajustări în timp util ale procesului.
Pe scurt, azotul și sulful din recarburatoare sunt variabilele de bază care determină stabilitatea calității turnării. Prin selectarea și controlul științific al calității recarburizatoarelor, defecte majore, cum ar fi porozitatea, deformările grafitului și sferoidizarea slabă pot fi evitate în mod eficient, îmbunătățind calitatea turnării și eficiența producției.
