Welche Auswirkungen haben hohe und niedrige Restmagnesiumwerte auf übermäßige Graphitdurchmesser und Graphitausblühungsfehler in Sphäroguss?

Der Restmagnesiumgehalt bei der Sphärogussproduktion muss innerhalb eines „optimalen Fensterbereichs“ (normalerweise etwa 0,04 % bis 0,055 %, je nach Zusammensetzung und Prozess) genau gesteuert werden. Eine Abweichung von diesem Bereich, egal ob zu hoch oder zu niedrig, kann zu einer Verschlechterung der Graphitmorphologie führen, die Erscheinungsform und der grundlegende Mechanismus sind jedoch völlig unterschiedlich.

1、 Die Auswirkung eines niedrigen Restmagnesiumgehalts besteht darin, dass der Restmagnesiumgehalt niedriger ist als der minimale kritische Wert, der für die Sphäroidisierung erforderlich ist (im Allgemeinen etwa 0,03 % bis 0,035 %). Dies ist der direkteste und grundlegendste Grund für Graphitausblühungsfehler, und die Auswirkung auf den Graphitdurchmesser ist zweitrangig. Der grundlegende Mechanismus für den entscheidenden Einfluss auf die Graphitblüte besteht darin, dass die Kernaufgabe des Magnesiumelements darin besteht, an der Kristalloberfläche des Graphitwachstums zu adsorbieren, seine schichtförmige Wachstumsnatur zu unterdrücken, sein isotropes Wachstum zu erzwingen und so eine Kugelform zu bilden. Wenn der Restmagnesiumgehalt nicht ausreicht, versagt dieser Adsorptions- und Hemmeffekt im späteren Stadium des Graphitwachstums, insbesondere im späten Stadium der eutektischen Erstarrung. Defektbildung: Uneingeschränkter Graphit stellt seinen schnellen und instabilen Wachstumsmodus wieder her, was dazu führt, dass der bereits gebildete kugelförmige Graphit reißt und sich verformt, was zu Hohlräumen im Inneren und platzenden oder korallenähnlichen Kanten führt, was ein typischer „blühender Graphit“ ist. Dies weist darauf hin, dass die Sphäroidisierung im Wesentlichen fehlgeschlagen ist. Die indirekte Auswirkung auf den Graphitdurchmesser: In den lokalen Bereichen, in denen das verbleibende Magnesium fast nicht mehr ausreicht, aber noch nicht vollständig ausgefallen ist, kann die Reduzierung effektiver Keimbildungskerne dazu führen, dass eine kleine Anzahl verbleibender Graphitkugeln größer wird. Das hervorstechendere Merkmal in diesem Fall ist jedoch das Auftreten einer großen Menge nicht kugelförmigen Graphits (wurmartig, blütenartig), und die einfache Grobheit des Graphits ist nicht seine Hauptausprägung. ·Die häufigste Ursache für einen geringen Restmagnesiumgehalt ist der hohe Schwefelgehalt in der ursprünglichen Eisenschmelze, der zu viel Magnesium verbraucht. Unzureichende Berechnung der Menge des zugesetzten Sphäroidisierungsmittels oder niedrige Reaktionsabsorptionsrate. Nach der Sphäroidisierungsbehandlung ist die Verweilzeit des geschmolzenen Eisens zu lang und Magnesium wird stark abgebaut. In der Eisenschmelze befinden sich starke Störelemente wie Blei und Wismut, die den Sphäroidisierungseffekt von Magnesium neutralisieren. Zusammenfassung: Ein geringer Magnesiumrückstand führt zum Verlust der Sphäroidisierungsfähigkeit und fördert direkt die Graphitblüte.

2、 Die Auswirkungen eines übermäßigen Restmagnesiumgehalts liegen deutlich über dem optimalen Bereich (z. B. über 0,06 % bis 0,07 %), was hauptsächlich nicht zum Ausblühen führt, sondern durch eine Reihe indirekter Effekte zu einem wichtigen Faktor bei der Förderung eines übermäßigen (groben) Graphitdurchmessers wird, der mit anderen schwerwiegenden Gussfehlern einhergeht. Der indirekte Fördermechanismus für einen zu großen (groben) Graphitdurchmesser besteht darin, den Inkubationseffekt zu schwächen und den Keimbildungskern zu reduzieren. Magnesium ist ein starkes Antigraphitisierungselement (Aufhellungselement). Überschüssiges Restmagnesium erhöht die Unterkühlungstendenz der Eisenschmelze erheblich. Dies erschwert die stabile Funktion des heterogenen Kerns herkömmlicher Ferrosilicium-Impfmittel, was zu einer Verschlechterung der „Inkubationsreaktion“ führt. Die direkte Folge ist eine Verringerung der Anzahl kugelförmiger Graphitkeime. Unter der Voraussetzung eines konstanten Gesamtkohlenstoffgehalts gilt: Je weniger Kerne vorhanden sind, desto größer kann die Größe jeder Graphitkugel werden, sodass sich grobe, aber möglicherweise noch relativ runde Graphitkugeln bilden. Mechanismus 2: Verursacht unangemessene Prozessanpassungen. Um der Weißtendenz entgegenzuwirken, die durch einen hohen Magnesiumgehalt verursacht wird, können Betreiber gezwungen sein, das Kohlenstoffäquivalent (insbesondere den Siliziumgehalt) zu erhöhen oder sich einer übermäßigen Inkubation zu unterziehen. Unter Bedingungen mit hohem Kohlenstoffäquivalent, insbesondere wenn die Abkühlung dicker und großer Abschnitte langsam erfolgt, bietet es günstige Bedingungen für das Vergröberungswachstum von Graphit. Magnesium, das einen großen potenziellen Einfluss auf die Morphologie von Graphit hat, kann zu einer Verringerung der Rundheit von Graphitkugeln führen, was die Bildung von klumpigem oder unregelmäßigem Graphit erleichtert, aber es bildet normalerweise nicht direkt die typischen explosiven Blüten. Das Risiko von Schlackeneinschlüssen ist aufgrund anderer schwerwiegender Prozessprobleme dramatisch gestiegen: Überschüssiges Magnesium neigt dazu, mit Sauerstoff und Schwefel zu reagieren und Schlacken wie MgO und MgS zu erzeugen, die zu Gussstücken gewalzt werden können und Schlackeneinschlussdefekte bilden. Verstärkende Schrumpfungsneigung: Hoher Magnesiumgehalt erweitert den Erstarrungsbereich der pastösen Eisenflüssigkeit, behindert die Schrumpfungsergänzung, erhöht die Mikroschrumpfungsneigung erheblich und beeinträchtigt die Dichte von Gussteilen erheblich. Verringerte Liquidität und verstärkte Kontraktion.

Zusammenfassung: Überschüssiges Restmagnesium führt indirekt zur Graphitvergröberung, indem es „die Keimbildung hemmt und die Anzahl der Kugeln verringert“ und eine Reihe bösartiger Nebenwirkungen wie Schlackeneinschluss und Schrumpfung mit sich bringt.

3、 Der Einfluss von „angemessenem, aber abnehmendem“ Restmagnesium ist das häufigste Szenario in der tatsächlichen Produktion, das zu einem übermäßigen Graphitdurchmesser führt. Es zeigt die Bedeutung dynamischer Veränderungen des „effektiven Magnesiumgehalts“. Ausgangspunkt: Am Ende der Sphäroidisierungsbehandlung befindet sich das restliche Magnesium im optimalen Bereich, ist vollständig genährt und die Graphitkugeln sind klein, rund und reichlich vorhanden. Rückgangsprozess: Vom Abschluss der Behandlung bis zur Erstarrung des Gussteils wird das geschmolzene Eisen zurückgehalten, was zu einem „Rückgang der Sphäroidisierung“ (Verbrennen und Schweben des Magnesiumelements) und einem „Rückgang der Inkubation“ (Auflösung oder Versagen des Kernbildungskerns) führt. ·Defektbildungsmechanismus: Der effektive Restmagnesiumgehalt nimmt allmählich ab und die Einschränkung des Graphitwachstums wird schwächer. Die Zahl der effektiven Keimbildungskerne nimmt mit der Zeit ab. Der Überlagerungseffekt der beiden: Bevor das restliche Magnesium den „kritischen Punkt“ erreicht, der zum Ausblühen führt, wachsen die verbleibenden Graphitkugeln unter Bedingungen reduzierter Einschränkungen und ausreichender Kohlenstoffquellen weiter und bilden letztendlich Graphit mit grober Größe, aber immer noch akzeptabler Morphologie (z. B. Grad 6 oder noch gröber). Wenn der Rückgang anhält, wird es zu einer schlechten Sphäroidisierung und Blüte kommen.

Das Hauptziel der abschließenden Zusammenfassung der praktischen Leitlinien besteht nicht nur darin, den Magnesiumrückstand auf den Zielwert zu kontrollieren, sondern auch dessen Wirksamkeit und Stabilität während des gesamten Gießprozesses sicherzustellen. Verhinderung der Blüte (der Schlüssel liegt darin, einen Magnesiummangel zu verhindern): Reduzieren und stabilisieren Sie den Schwefelgehalt des ursprünglichen geschmolzenen Eisens strikt. Stellen Sie eine ausreichende und genaue Zugabe des Sphäroidisierungsmittels sicher. Minimieren Sie die Verweilzeit nach der Sphäroidisierung, um ein schnelles Gießen zu erreichen. Vergröberung verhindern (Schlüssel zur Aufrechterhaltung eines Gleichgewichts zwischen effektiver Keimbildung und Magnesium): Der Einsatz effizienter und alterungshemmender Inkubationstechniken im Spätstadium (z. B. Fließimpfung und In-Mold-Impfung) zur kontinuierlichen Bereitstellung frischer Keimbildungskerne ist der wirksamste Weg, dem Zerfall entgegenzuwirken und Graphit zu verfeinern. Die Vermeidung einer blinden Erhöhung des Restmagnesiumgehalts aus Gründen der „Versicherung“ führt zu Schrumpfung, Schlackeneinschluss und Graphitvergröberung. Bei dicken und großen Abschnitten ist eine umfassende Optimierung des kohlenstoffäquivalenten Designs und der Kühlbedingungen erforderlich. Kurz gesagt: „Schwefelstabilisierung, Magnesiumkontrolle (mäßig), schnelles Gießen und starke Nachimpfung“ sind wichtige Prozesskriterien für die Erzielung einer qualitativ hochwertigen Struktur aus duktilem Gusseisen bei gleichzeitiger Vermeidung von Graphitausblühungen und -vergröberung.