Quais são os efeitos do magnésio residual alto e baixo no diâmetro excessivo da grafite e nos defeitos de florescimento da grafite no ferro dúctil

O teor residual de magnésio na produção de ferro dúctil precisa ser controlado com precisão dentro de uma “janela ideal” (geralmente em torno de 0,04% -0,055%, dependendo da composição e do processo). O desvio desta faixa, seja muito alto ou muito baixo, pode causar deterioração da morfologia da grafite, mas a manifestação e o mecanismo fundamental são completamente diferentes.

1. O impacto do baixo teor de magnésio residual é que o teor de magnésio residual é inferior ao valor crítico mínimo necessário para a esferoidização (geralmente cerca de 0,03% -0,035%), que é a razão mais direta e fundamental para os defeitos de floração da grafite, e o impacto no diâmetro da grafite é secundário. O mecanismo fundamental da influência decisiva no florescimento da grafite é que o papel central do elemento magnésio é adsorver na superfície do cristal do crescimento da grafite, suprimir a sua natureza de crescimento em camadas, forçar o seu crescimento isotrópico e, assim, formar uma forma esférica. Quando o teor residual de magnésio é insuficiente, este efeito de adsorção e inibição falha na fase posterior do crescimento da grafite, especialmente na fase final da solidificação eutética. Formação de defeitos: A grafite irrestrita restaurará seu modo de crescimento rápido e instável, fazendo com que a grafite esférica já formada se rompa e se deforme, resultando em cavidades internas e rebentamentos ou bordas semelhantes a corais, que é uma típica "grafite em flor". Isto indica que a esferoidização falhou essencialmente. O efeito indireto no diâmetro da grafite: Nas áreas locais onde o magnésio residual está à beira de ser insuficiente, mas não falhou completamente, a redução dos núcleos de nucleação efetivos pode resultar no crescimento de um pequeno número de esferas de grafite residuais. No entanto, a característica mais proeminente neste caso é o aparecimento de uma grande quantidade de grafite não esférica (semelhante a um verme, semelhante a uma flor), e a simples aspereza da grafite não é a sua principal manifestação. ·A causa comum do baixo magnésio residual é o alto teor de enxofre no ferro fundido original, que consome muito magnésio. Cálculo insuficiente da quantidade de agente esferoidizante adicionado ou baixa taxa de absorção da reação. Após o tratamento de esferoidização, o tempo de residência do ferro fundido é muito longo e o magnésio é severamente degradado. Existem fortes elementos interferentes, como chumbo e bismuto, no ferro fundido, que neutralizam o efeito de esferoidização do magnésio. Resumo: O baixo magnésio residual leva à perda da capacidade de esferoidização e promove diretamente o florescimento da grafite.

2、 O impacto do teor excessivo de magnésio residual é significativamente superior à faixa ideal (como exceder 0,06% -0,07%), principalmente não levando ao florescimento, mas através de uma série de efeitos indiretos, tornando-se um fator importante na promoção de diâmetro excessivo (grosso) de grafite, acompanhado por outros defeitos graves de fundição. O mecanismo de promoção indireta para o diâmetro de grafite muito grande (grosso) é enfraquecer o efeito de incubação e reduzir o núcleo de nucleação. O magnésio é um forte elemento anti-grafitização (clareamento). O excesso de magnésio residual aumentará significativamente a tendência de super-resfriamento do ferro fundido. Isto torna difícil que o núcleo heterogéneo fornecido pelos inoculantes convencionais de ferrossilício funcione de forma estável, resultando numa deterioração da "resposta de incubação". A consequência direta é uma redução no número de núcleos esféricos de grafite. Sob a premissa de um teor de carbono total constante, quanto menos núcleos houver, maior será o tamanho que cada bola de grafite pode atingir, formando assim bolas de grafite grosseiras, mas possivelmente ainda relativamente redondas. Mecanismo 2: Causando ajustes inadequados no processo. Para contrabalançar a tendência branca causada pelo elevado teor de magnésio, os operadores podem ser forçados a aumentar o equivalente de carbono (especialmente o teor de silício) ou submeter-se a uma incubação excessiva. Sob condições de alto carbono equivalente, especialmente quando o resfriamento de seções espessas e grandes é lento, proporciona condições favoráveis ​​para o crescimento grosseiro da grafite. O magnésio, que tem um alto impacto potencial na morfologia da grafite, pode causar uma diminuição na redondeza das esferas de grafite, facilitando a produção de grafite irregular ou irregular, mas geralmente não forma diretamente flores explosivas típicas. O risco de inclusão de escória aumentou dramaticamente devido a outros problemas graves de processo: o excesso de magnésio tende a reagir com oxigênio e enxofre para gerar escória como MgO e MgS, que pode ser transformada em peças fundidas e formar defeitos de inclusão de escória. Tendência de intensificação do encolhimento: O alto teor de magnésio amplia a faixa de solidificação da pasta como o ferro líquido, dificulta a suplementação de encolhimento, aumenta significativamente a tendência de microencolhimento e afeta seriamente a densidade das peças fundidas. Diminuição da liquidez e aumento da contração.

Resumo: O excesso de magnésio residual leva indiretamente ao engrossamento da grafite através da "inibição da nucleação e redução do número de esferas", e traz uma série de efeitos colaterais malignos, como inclusão e encolhimento de escória.

3、 O impacto do magnésio residual "apropriado, mas em declínio" é o cenário mais comum encontrado na produção real, o que leva ao diâmetro excessivo da grafite. Revela a importância das mudanças dinâmicas no “conteúdo efetivo de magnésio”. Ponto de partida: No final do tratamento de esferoidização, o magnésio residual está na faixa ideal, totalmente nutrido e as bolas de grafite são pequenas, redondas e abundantes. Processo de declínio: Desde a conclusão do tratamento até a solidificação da fundição, o ferro fundido sofre retenção, resultando em "declínio da esferoidização" (queima e flutuação do elemento magnésio) e "declínio da incubação" (dissolução ou falha do núcleo de nucleação). ·Mecanismo de formação de defeitos: O teor residual efetivo de magnésio diminui gradualmente e a restrição ao crescimento da grafite enfraquece. O número de núcleos de nucleação efetivos diminui com o tempo. O efeito de superposição dos dois: Antes que o magnésio residual atinja o "ponto crítico" que causa o florescimento, as esferas de grafite restantes continuarão a crescer sob condições de restrições reduzidas e fontes de carbono suficientes, formando finalmente grafite com tamanho grosseiro, mas ainda com morfologia aceitável (como grau 6 ou até mais grosseiro). Se o declínio continuar, irá deslizar para uma fraca esferoidização e floração.

O objetivo principal do resumo final da orientação prática não é apenas controlar o magnésio residual no valor alvo, mas também garantir a sua eficácia e estabilidade durante todo o processo de vazamento. Prevenir o florescimento (a chave é prevenir o baixo teor de magnésio): Reduza e estabilize estritamente o teor de enxofre do ferro fundido original. Garanta a adição suficiente e precisa do agente esferoidizante. Minimize o tempo de residência após a esferoidização para obter um vazamento rápido. Prevenir o engrossamento (chave para manter um equilíbrio entre a nucleação eficaz e o magnésio): Usar técnicas de incubação de estágio final eficientes e antienvelhecimento (como inoculação de fluxo e inoculação em molde) para fornecer continuamente núcleos de nucleação frescos é a maneira mais eficaz de neutralizar a deterioração e refinar a grafite. Evitar o aumento cego do teor de magnésio residual por uma questão de "seguro" é um caminho divergente em direção ao encolhimento, à inclusão de escória e ao engrossamento da grafite. Para seções grossas e grandes, é necessário otimizar de forma abrangente o projeto equivalente em carbono e as condições de resfriamento. Em suma, "estabilização do enxofre, controle do magnésio (moderado), vazamento rápido e forte pós-inoculação" são critérios de processo chave para obter uma estrutura de ferro dúctil de alta qualidade, evitando o florescimento e o engrossamento da grafite.