Высокое содержание связанного углерода и низкое содержание серы, азота и золы имеют решающее значение для цементирующих агентов, поскольку эти показатели напрямую влияют на эффективность цементации, качество отливок и производственные затраты, и являются основными параметрами для оценки эффективности цементирующих агентов. Конкретный анализ представлен ниже:
1. Высокое содержание фиксированного углерода: краеугольный камень повышения эффективности использования углерода.
Основная функция: Связанный углерод является эффективным компонентом, который действительно участвует в увеличении содержания углерода в углеродной добавке, и его содержание напрямую определяет эффект увеличения содержания углерода. Чем выше содержание связанного углерода, тем больше углеродсодержащих элементов может быть обеспечено углеродной добавкой на единицу массы, и тем выше эффективность добавления углерода.
Экономичность: Высокое содержание связанного углерода позволяет сократить количество используемой углеродной добавки и снизить производственные затраты. Например, если содержание связанного углерода увеличить с 90% до 95%, эффективность повышения содержания углерода может возрасти на 10–15%, при этом уменьшится влияние примесей, таких как зола, на процесс плавки.
Совместимость с технологическим процессом: При выплавке в индукционных печах высокоуглеродистые цементирующие агенты растворяются быстрее и распределяются равномерно, избегая колебаний в характеристиках отливки, вызванных неравномерным поглощением углерода.
2. Низкое содержание золы: уменьшает примеси и повышает эффективность плавки.
Опасность золы: Зола — это не содержащая углерода примесь в углеродных добавках (таких как оксиды металлов, силикаты и т. д.). При слишком высоком содержании золы образуется шлаковый слой, который обволакивает частицы углерода и препятствует их растворению, значительно снижая скорость поглощения углерода. Например, при увеличении содержания золы с 2% до 5% скорость поглощения углерода может снизиться на 20–30%.
Технологическая нагрузка: Высокое содержание золы также увеличивает количество шлака, продлевает время его очистки, повышает энергопотребление и трудозатраты. В индукционной печи с плавильной канавкой накопление золы может привести к засорению плавильной канавки и снижению электрической эффективности.
Риск для качества: Примеси в золе могут проникать в отливки, вызывая дефекты, такие как пористость и усадочные полости, что может повлиять на механические свойства и качество поверхности.
3. Низкое содержание серы: предотвращает помехи сфероидизации и обеспечивает высокие эксплуатационные характеристики чугуна.
Опасность серы: Сера является «вредным элементом» для высокопрочного чугуна. Она может препятствовать действию сфероидизирующих агентов (таких как магний и редкоземельные элементы), вызывая деформацию и уменьшение количества графитовых сфер, а также появление чешуйчатого графита, что серьезно снижает прочность и ударную вязкость отливок.
Технологические требования: При производстве высокопрочного чугуна содержание серы в исходном расплавленном чугуне должно строго контролироваться и составлять ≤0,015%. Следовательно, содержание серы в углеродной добавке должно быть чрезвычайно низким (обычно ≤0,05%), чтобы избежать риска добавления серы.
Исключения для серого чугуна: Для стабилизации цементита и предотвращения расширения при графитизации в сером чугуне требуется определенное содержание серы (0,06%-0,12%). Однако содержание серы в науглероживающей смеси все же необходимо умеренно контролировать, чтобы избежать чрезмерного содержания серы, приводящего к склонности к образованию белого чугуна.
4. Низкое содержание азота: предотвращает пористость и оптимизирует металлографическую структуру.
Двойственность азота: в сером чугуне азот может стабилизировать перлит, а также изгибать и пассивировать графит, тем самым улучшая механические свойства (такие как прочность на растяжение и твердость). Однако, когда содержание азота превышает равновесную концентрацию (около 140 ppm), в отливках склонны образовываться трещиноподобные азотные поры, что приводит к увеличению процента брака.
Контроль технологического процесса: содержание азота в науглероживающей смеси, используемой для серого чугуна, обычно контролируется на уровне 70-120 ppm, тогда как для высокопрочного чугуна, который более чувствителен к пористости, следует выбирать науглероживающую смесь с более низким содержанием азота (например, ≤200 ppm).
Требования к высокоточным изделиям: В прецизионных отливках, таких как коленчатые валы двигателей, избыточное содержание азота может привести к ухудшению механических свойств. Поэтому крайне важны добавки углерода с низким содержанием азота.
Комплексный эффект: гарантия эффективного, высококачественного и экономичного литья.
Высокоэффективное увеличение содержания углерода: высокое содержание связанного углерода и низкое содержание золы обеспечивают быстрое растворение и поглощение углерода, сокращая время плавки.
Высококачественное литье: низкое содержание серы и азота предотвращает разрушение в результате сфероидизации и пористость, обеспечивая механические свойства и качество поверхности.
Контроль затрат: За счет сокращения количества используемой углеродной добавки, снижения энергопотребления и процента бракованной продукции, общая себестоимость производства значительно снизилась.
Проверка экземпляра
Добавка графитового углерода: содержание связанного углерода ≥99%, золы ≤0,5%, серы ≤0,05%, азота ≤200 ppm. Подходит для высокопрочного чугуна и имеет эффективность добавления углерода более 90%.
Добавка из прокаленного антрацита с углеродом: содержание фиксированного углерода 90–95%, золы 4–5%, серы 0,3–0,5%, азота 800–1200 ppm. Подходит для серого чугуна, но дозировку необходимо контролировать, чтобы избежать избытка серы и азота.
Дата публикации: 25 августа 2025 г.