Legure kalcija silicija, Ferro silicij, ilegure silikonskih barijasu tri obično korištena inokulanta u proizvodnji lijevanog željeza. Njihova osnovna funkcija je poboljšati morfologiju grafita i pročistiti veličinu zrna dodavanjem specifičnih elemenata rastopljenom željezu, povećavajući na taj način mehanička svojstva (poput čvrstoće i žilavosti) i obradivosti lijevanog željeza.
Usporedba jezgrenih komponenti i mehanizama za inokulaciju
Izvedba inokulansa u osnovi je određena njegovim osnovnim elementima. Mehanizmi djelovanja različitih elemenata izravno utječu na učinak inokulacije. Razlike u jezgri komponenti i mehanizmi tri inokulanta prikazane su u sljedećoj tablici:
| Inokulantni tip | Glavni sastojci | Ključni inokularni elementi | Mehanizam za inokulant jezgre |
| Legura silicija od fero | Fe (matrica), SI (70%-85%), minimalne nečistoće |
Si |
1. Suppoment SI u rastopljenom željezu smanjuje ekvivalent ugljika i inhibira stvaranje bijelog lijevanog željeza (cementit). 2. Si potiče grafitno nukleaciju i usavršava grafitne čestice (npr. Flake grafit postaje finiji i ravnomjerniji). |
| Legura kalcija silicija | SI (50%-65%), CA (20%-35%), Fe (saldo) |
Si + ca |
1. Si igra temeljnu ulogu u inokuliranju i inhibiranju bijelog lijevanog željeza. 2. CA je snažan deoksidirajući/desulfurizirajući element, uklanjajući štetne nečistoće poput O i S iz rastopljenog željeza (smanjujući otpornost nečistoća na grafitnu nukleaciju). 3. Cao i CAS, nastali reakcijom CA s O i S, služe kao heterogena jezgra jezgre, značajno povećavajući brzinu grafitne nukleacije i postižući rafiniranje zrna superiorno čistom ferosilikonu. |
| Barijska legura silicija | SI (50%-70%), BA (10%-25%), Fe (saldo) |
Si + ba |
1. Si pruža temelj za grafitizaciju. 2. BA -ova sposobnost deoksidiranja nešto je slabija od CA -a, ali njegova je sposobnost grafitizacije jača, promičući transformaciju grafita iz pahuljica u floke (u duktilnom željezu i lijevanim željezo). 3. BA smanjuje rastopljenu viskoznost željeza, poboljšava uniformnost raspodjele grafita i smanjuje oštećenja poput šupljina za skupljanje i poroznosti u odljevima. |
Usporedba ključnih scenarija performansi i primjene
Razlike u performansama između različitih inokulansa određuju njihove primjenjive vrste lijevanog željeza (sivo željezo, duktilno željezo, konobabilno željezo itd.) I zahtjeve za lijevanje (poput visoke čvrstoće, tankih - zidnih dijelova i debelih - zidnih dijelova). Specifična usporedba je sljedeća:
| Dimenzije usporedbe |
Legura silicija od fero
|
Legura kalcija silicija
|
Barijska legura silicija
|
| Fotografija |
 |
 |
 |
| Snaga učinka inokulacije | Slab - medij (osnovna inokulacija, stabilan, ali blag učinak) | Snažna (kompozitna inokulacija, značajno rafiniranje zrna i suzbijanje bijelog lijevanog željeza) | Srednji - jak (izvrsna grafitizacija, istovremeno postizanje rafiniranja zrna) |
| Poboljšanje grafitne morfologije | Uglavnom usavršavaju grafit Flake, s ograničenim prilagodbom morfologije | Fini grafit (pahuljice/flokulacija), smanjenje "grubog grafita" | Značajno poboljšava morfologiju grafita, promičući stvaranje flokulentnog/sferoidnog grafita (posebno pogodnog za duktilno željezo) |
| Suzbijanje bijelog lijevanja | Srednji (oslanja se samo na Si, sklon bijelom lijevanom željezu na tankim - zidnim dijelovima) | Snažan (CA uklanja štetne nečistoće, smanjujući rizik od bijelog lijevanog željeza u tankim - zidnim dijelovima) | Relativno jak (BA pomaže grafizizaciji, suzbijajući bijelo lijevano željezo bolje od Ferrosilicon -a) |
| Kompatibilnost tipa lijevanja | 1. obična siva lijevanog željeza (poput kreveta i cijevi za strojne alate); 2. Debeli - zidani odljevi s niskim zahtjevima za performanse |
1. Visoka - Snaga siva lijevanog željeza (poput blokova motora); 2. Tanki - zidano sivo lijevano željezo (poput glave automobila u automobilu); 3. Malo lijevano željezo (zahtijeva rafiniranje zrna) |
1. Duktilno željezo (poput automobilnih radilica i kotača); 2. Visoka - Snaga kotačna lijevanog željeza; 3. odljevi koji zahtijevaju visoku grafitnu morfologiju |
| Kontrola oštećenja | Općenito (sklon skupljanju zbog grubog grafita) | Dobro (rafiniranost grafita smanjuje skupljanje, CA poboljšava rastopljenu fluidnost željeza) | Izvrsno (BA smanjuje rastopljenu viskoznost željeza, minimizirajući šupljine skupljanja i inkluzije šljake, što je posebno pogodno za složene strukturne dijelove) |
Sažetak preporuka za odabir
Na temelju gornje usporedbe, u stvarnoj proizvodnji treba slijediti sljedeće principe prilikom odabira inokularnog:
Preferira se scenariji u kojima je Ferrosilicon (FESI):
Proizvodnja uobičajenog sivog lijevanog željeza (kao što su niske - cijevi za opterećenje i dijelovi poljoprivrednih strojeva) s niskim zahtjevima za morfologijom snage i grafita;
Odljevi s jednostavnom strukturom, ujednačenom debljinom stijenke i bez tankih - zidnih područja sklona bijelom odljevu;
Traženje niskih troškova i stabilnosti procesa bez složene kontrole inokulacije.
Scenariji u kojima se preferiraju legure kalcija silicija:
Proizvodnja visokog - čvrstoća sivog lijevanog željeza (poput blokova motora i visokih - tlačnih ventila) koja zahtijeva poboljšanu vlačnu čvrstoću;
Kasting s tankim - zidnim područjima (kao što su glave automobilskih cilindra) koja zahtijevaju snažno suzbijanje bijelog lijeva;
Visok sadržaj O i S u rastopljenom željezu koji zahtijeva istodobnu deoksidaciju i desulfurizaciju za poboljšanje performansi inokulacije.
Legura silicija Barium (Fesiba legura) preferira se u sljedećim scenarijima:
Proizvodnja duktilnog željeza ili kolutavog lijevanog željeza zahtijeva strogu kontrolu grafitne morfologije (flokulacija/sferičnost);
Odljevi sa složenim strukturama (poput radilica i mjenjača) skloni su skupljanju šupljina i inkluzija šljake;
Visoka - vrijednost - dodani odljevi zahtijevaju veći trošak u zamjenu za izvrsna mehanička svojstva (poput duktilnog željeza s vlačnom čvrstoćom veće od ili jednakim 600 MPa).
