Quali sono gli effetti del magnesio residuo alto e basso sul diametro eccessivo della grafite e sui difetti di fioritura della grafite nella ghisa duttile

Il contenuto residuo di magnesio nella produzione di ghisa duttile deve essere controllato con precisione entro un "intervallo di finestra ottimale" (di solito intorno allo 0,04% -0,055%, a seconda della composizione e del processo). Una deviazione da questo intervallo, sia troppo alta che troppo bassa, può causare il deterioramento della morfologia della grafite, ma la manifestazione e il meccanismo fondamentale sono completamente diversi.

1、 L'impatto del basso contenuto di magnesio residuo è che il contenuto residuo di magnesio è inferiore al valore critico minimo richiesto per la sferoidizzazione (generalmente circa 0,03% -0,035%), che è la ragione più diretta e fondamentale per i difetti di fioritura della grafite, e l'impatto sul diametro della grafite è secondario. Il meccanismo fondamentale dell'influenza decisiva sulla fioritura della grafite è che il ruolo principale dell'elemento magnesio è quello di adsorbire sulla superficie cristallina della crescita della grafite, sopprimere la sua natura di crescita stratificata, forzare la sua crescita isotropa e quindi formare una forma sferica. Quando il contenuto residuo di magnesio è insufficiente, questo effetto di adsorbimento e inibizione viene meno nella fase successiva della crescita della grafite, specialmente nella fase tardiva della solidificazione eutettica. Formazione di difetti: la grafite non vincolata ripristinerà la sua modalità di crescita rapida e instabile, causando la rottura e la deformazione della grafite sferica già formata, con conseguente svuotamento all'interno e scoppio o bordi simili a coralli, che è una tipica "grafite fiorita". Ciò indica che la sferoidizzazione è sostanzialmente fallita. L'effetto indiretto sul diametro della grafite: nelle aree locali in cui il magnesio residuo è sul punto di essere insufficiente ma non è completamente venuto meno, la riduzione dei nuclei di nucleazione efficaci può comportare l'aumento delle dimensioni di un piccolo numero di sfere di grafite residue. Tuttavia, la caratteristica più importante in questo caso è la comparsa di una grande quantità di grafite non sferica (simile a un verme, a un fiore) e la semplice grossolanità della grafite non è la sua manifestazione principale. ·La causa comune del basso livello di magnesio residuo è l'elevato contenuto di zolfo nel ferro fuso originale, che consuma troppo magnesio. Calcolo insufficiente della quantità di agente sferoidizzante aggiunto o basso tasso di assorbimento della reazione. Dopo il trattamento di sferoidizzazione, il tempo di permanenza del ferro fuso è troppo lungo e il magnesio viene gravemente degradato. Nel ferro fuso sono presenti forti elementi interferenti come piombo e bismuto, che neutralizzano l'effetto sferoidizzante del magnesio. Riepilogo: Un basso livello di magnesio residuo porta alla perdita della capacità di sferoidizzazione e promuove direttamente la fioritura della grafite.

2、 L'impatto di un contenuto eccessivo di magnesio residuo è significativamente superiore all'intervallo ottimale (come superiore allo 0,06% -0,07%), principalmente non porta alla fioritura, ma attraverso una serie di effetti indiretti, diventando un fattore importante nel promuovere un diametro eccessivo della grafite (grossolana), accompagnato da altri gravi difetti di fusione. Il meccanismo di promozione indiretta per il diametro della grafite troppo grande (grossolano) è quello di indebolire l'effetto di incubazione e ridurre il nucleo di nucleazione. Il magnesio è un forte elemento antigrafitizzante (sbiancante). Un eccessivo magnesio residuo aumenterà significativamente la tendenza al sottoraffreddamento del ferro fuso. Ciò rende difficile il funzionamento stabile del nucleo eterogeneo fornito dagli inoculanti di ferrosilicio convenzionali, con conseguente deterioramento della "risposta all'incubazione". La conseguenza diretta è una riduzione del numero di nuclei sferici di grafite. Con la premessa di un contenuto totale di carbonio costante, meno nuclei ci sono, maggiore è la dimensione che può raggiungere ciascuna sfera di grafite, formando così sfere di grafite grossolane ma possibilmente ancora relativamente rotonde. Meccanismo 2: Causare aggiustamenti inappropriati del processo. Per contrastare la tendenza al bianco causata da un alto contenuto di magnesio, gli operatori possono essere costretti ad aumentare il carbonio equivalente (in particolare il contenuto di silicio) o sottoporsi a un'incubazione eccessiva. In condizioni equivalenti ad alto contenuto di carbonio, specialmente quando il raffreddamento di sezioni spesse e grandi è lento, fornisce condizioni favorevoli per la crescita grossolana della grafite. Il magnesio, che ha un alto potenziale impatto sulla morfologia della grafite, può causare una diminuzione della rotondità delle sfere di grafite, rendendo più facile la produzione di grafite grumosa o irregolare, ma di solito non forma direttamente le tipiche fioriture esplosive. Il rischio di inclusione delle scorie è aumentato notevolmente a causa di altri gravi problemi di processo: il magnesio in eccesso tende a reagire con l'ossigeno e lo zolfo per generare scorie come MgO e MgS, che possono essere laminate in getti e formare difetti di inclusione delle scorie. Intensificazione della tendenza al restringimento: l'alto contenuto di magnesio amplia l'intervallo di solidificazione della pasta come il ferro liquido, ostacola l'integrazione del restringimento, aumenta significativamente la tendenza al microrestringimento e influisce seriamente sulla densità dei getti. Diminuzione della liquidità e aumento della contrazione.

Riepilogo: Un eccessivo magnesio residuo porta indirettamente all'ingrossamento della grafite attraverso "l'inibizione della nucleazione e la riduzione del numero di sfere" e porta una serie di effetti collaterali maligni come l'inclusione di scorie e il restringimento.

3、 L'impatto del magnesio residuo "appropriato ma in calo" è lo scenario più comune riscontrato nella produzione effettiva, che porta a un diametro eccessivo della grafite. Rivela l'importanza dei cambiamenti dinamici nel "contenuto effettivo di magnesio". Punto di partenza: al termine del trattamento di sferoidizzazione, il magnesio residuo è nell'intervallo ottimale, completamente nutrito, e le sfere di grafite sono piccole, rotonde e abbondanti. Processo di declino: dal completamento del trattamento alla solidificazione della fusione, il ferro fuso subisce una ritenzione, con conseguente "declino della sferoidizzazione" (combustione e galleggiamento dell'elemento di magnesio) e "declino dell'incubazione" (dissoluzione o fallimento del nucleo di nucleazione). ·Meccanismo di formazione dei difetti: l'effettivo contenuto residuo di magnesio diminuisce gradualmente e il vincolo sulla crescita della grafite si indebolisce. Il numero di nuclei di nucleazione efficaci diminuisce nel tempo. L'effetto di sovrapposizione dei due: prima che il magnesio residuo raggiunga il "punto critico" che causa la fioritura, le rimanenti sfere di grafite continueranno a crescere in condizioni di vincoli ridotti e fonti di carbonio sufficienti, formando infine grafite con dimensioni grossolane ma morfologia ancora accettabile (come il grado 6 o anche più grossolano). Se il declino continua, scivolerà verso una scarsa sferoidizzazione e fioritura.

L'obiettivo principale della sintesi finale della guida pratica non è solo quello di controllare il magnesio residuo al valore target, ma anche di garantirne l'efficacia e la stabilità durante l'intero processo di colata. Prevenire la fioritura (la chiave è prevenire un basso livello di magnesio): ridurre e stabilizzare rigorosamente il contenuto di zolfo del ferro fuso originale. Garantire un'aggiunta sufficiente e accurata dell'agente sferoidizzante. Ridurre al minimo il tempo di permanenza dopo la sferoidizzazione per ottenere un versamento rapido. Prevenire l'ingrossamento (fondamentale per mantenere un equilibrio tra nucleazione efficace e magnesio): l'utilizzo di tecniche di incubazione in fase avanzata efficienti e anti-invecchiamento (come l'inoculazione a flusso e l'inoculazione in stampo) per fornire continuamente nuclei di nucleazione freschi è il modo più efficace per contrastare il decadimento e affinare la grafite. Evitare di aumentare ciecamente il contenuto residuo di magnesio per motivi di "assicurazione" è un percorso divergente verso il ritiro, l'inclusione di scorie e l'ingrossamento della grafite. Per sezioni spesse e di grandi dimensioni, è necessario ottimizzare in modo completo la progettazione equivalente al carbonio e le condizioni di raffreddamento. In breve, "stabilizzazione dello zolfo, controllo del magnesio (moderato), versamento rapido e forte post-inoculazione" sono criteri di processo chiave per ottenere una struttura di ferro duttile di alta qualità evitando la fioritura e l'ingrossamento della grafite.