Hợp kim canxi silic (CaSi)thường chứa 20%-35% Ca và 55%-75% Si, phần còn lại là tạp chất dạng vết (chẳng hạn như Al Nhỏ hơn hoặc bằng 2%, Fe Nhỏ hơn hoặc bằng 5%). Cốt lõi của khả năng cải thiện hiệu suất gang của chúng nằm ở tác dụng hiệp đồng của cơ chế kép: "khử oxy và khử lưu huỳnh + cấy và tinh chế."
Cơ chế tinh chế sắt nóng chảy:Sau khi thêm sắt nóng chảy, Ca phản ứng ưu tiên với O và S để tạo thành-điểm nóng chảy-cao, mật độ-CaO thấp (điểm nóng chảy 2613 độ ) và CaS (điểm nóng chảy 2450 độ ). Các hợp chất này nổi lên bề mặt sắt nóng chảy dưới dạng tạp chất và bị loại bỏ, làm giảm hàm lượng khí (H₂, N₂) và các tạp chất có hại, do đó làm sạch sắt nóng chảy.
Cơ chế tiêm chủng và sàng lọc:Si là nguyên tố tạo than chì cốt lõi trong gang và có thể ức chế sự hình thành sắt trắng (Fe₃C). Đồng thời, các hạt nhỏ trong hợp kim canxi silic (chẳng hạn như pha hỗn hợp CaO-SiO₂) có thể đóng vai trò là chất xúc tác cho quá trình kết tinh than chì. "Lõi tạo mầm không đồng nhất" tinh chế các hạt than chì và cấu trúc ma trận, tối ưu hóa cấu trúc vi mô của gang.
Tác dụng của hợp kim SiliconCanxi trong việc cải thiện tính lưu động của gang
Tính lưu động của gang quyết định trực tiếp đến chất lượng tạo hình của các vật đúc phức tạp (chẳng hạn như thân van có thành mỏng và bánh răng chính xác). Hợp kim SiCa cải thiện tính lưu động thông qua hai con đường chính:
Giảm sức căng bề mặt và độ nhớt của sắt nóng chảy:
Dữ liệu thực nghiệm cho thấy rằng thêm 0,2%-0,5% hợp kim silicon-canxi (cỡ 10-30mm) vào gang xám có thể làm giảm sức căng bề mặt của sắt nóng chảy từ 1,8N/m xuống 1,5-1,6N/m (giảm 10%-15%), giảm độ nhớt khoảng 20% và cải thiện tính lưu động 15%-20%, đảm bảo tính toàn vẹn của vật đúc khoang phức tạp và giảm các khuyết tật như "làm đầy không đầy đủ" và "ngắt nguội";
Tối ưu hóa điểm nóng chảy và hình thái bao gồm của sắt nóng chảy:
Si có thể hạ nhiệt độ eutectic của gang (từ 1153 độ xuống 1140-1145 độ), kéo dài thời gian giữ chất lỏng của sắt nóng chảy; Ca có thể làm mềm các tạp chất sắc nhọn trong sắt nóng chảy. Các thể vùi Al₂O₃ được chuyển thành các thể vùi hỗn hợp CaO-Al₂O₃-SiO₂ hình cầu, làm giảm sức cản đối với dòng chảy của sắt nóng chảy.
Ứng dụng điển hình:
Khi sản xuất các bộ phận bằng gang xám có thành mỏng-có thành dày 3-5mm, việc bổ sung chế phẩm silicon-canxi sẽ tăng hiệu suất đúc từ 75% lên hơn 92% và cải thiện hiệu suất đúc lên 30%.
Tối ưu hóa các tính chất cơ học của gang bằng canxi-Hợp kim silicon
| Loại gang | Lượng bổ sung canxi silic | Tăng độ bền kéo | Độ cứng (HB) Tăng | Tăng độ bền va đập | Nguyên tắc làm việc cốt lõi |
|---|---|---|---|---|---|
| Gang xám | 0.3%-0.6% | 10%-18% | 8%-12% | 20%-30% | Tinh chế than chì dạng vảy, giảm tác dụng cắt của nó trên nền. |
| Gang dẻo | 0,4%-0,8%(Sử dụng kết hợp với các chất tạo hình cầu) | 15%-25% | 10%-15% | 25%-40% | Thúc đẩy quá trình hình cầu hóa than chì (tăng tỷ lệ hình cầu hóa từ 80% lên trên 95%), tối ưu hóa tỷ lệ ferrite/pealite. |
| Gang Mallocaterit | 0.2%-0.4% | 8%-15% | 5%-10% | 30%-50% | Ngăn chặn sự hình thành sắt trắng và tinh chế các hạt ngọc trai. |
Tối ưu hóa chất lượng đúc gang bằng canxi-Hợp kim silicon
Giảm độ xốp và khuyết tật co ngót
Kiểm soát độ xốp:
Tác dụng khử oxy và khử lưu huỳnh của hợp kim canxi silic có thể làm giảm hàm lượng oxy trong sắt nóng chảy từ 80-100ppm xuống 30-50ppm và hàm lượng hydro từ 5-8ppm xuống 2-3ppm, do đó làm giảm độ xốp của các bộ phận gang từ 8% -12% xuống 3% -6% (giảm 30% -50%).
Kiểm soát co ngót:
Tác dụng tiêm chủng của hợp kim canxi{0}silicon thúc đẩy quá trình tiết ra than chì. Sự giãn nở thể tích trong quá trình kết tinh than chì (khoảng 2%) có thể bù đắp cho sự co ngót khi đông đặc của sắt nóng chảy, làm giảm "các khoang co ngót tập trung" và "độ xốp co ngót phân tán", đặc biệt thích hợp cho các vật đúc có thành dày (chẳng hạn như khối trụ bằng gang).
Cải thiện chất lượng bề mặt của vật đúc
Tinh chế hạt bề mặt:
Canxi silic tinh chế hạt bề mặt của vật đúc, giảm độ nhám bề mặt (Ra) từ 6,3 μm xuống 3,2-1,6 μm, do đó giảm gia công tiếp theo và giảm chi phí xử lý.
Ngăn chặn các khuyết tật bề mặt:
Ca có thể tạo thành màng oxit CaO{0}}SiO₂ dày đặc trên bề mặt vật đúc, ngăn sắt nóng chảy phản ứng với cát đúc để tạo thành "độ bám dính của cát", đồng thời làm giảm cặn oxit bề mặt và cải thiện tỷ lệ đánh giá bề ngoài vật đúc.
Những điểm chính và đề xuất lựa chọn khi sử dụng canxi-Hợp kim silicon
Kiểm soát quá trình
Lựa chọn kích thước:
For large castings (>50kg),Hợp kim silicon canxi khối 10-50mmphù hợp để đảm bảo phản ứng đồng đều; đối với vật đúc có độ chính xác nhỏ, hợp kim canxi-silic dạng hạt 5-15mm phù hợp để tăng tốc độ hòa tan;
Thời điểm bổ sung:
Đối với sắt dễ uốn, nên thêm hợp kim canxi-silic vào 30-60 giây sau khi thêm chất tạo hình cầu để tránh phản ứng sớm giữa Ca và chất tạo hình cầu (chẳng hạn như Mg); đối với gang xám, có thể thêm 1-2 phút trước khi khai thác để cải thiện hiệu quả tiêm chủng;
Kiểm soát số lượng:
Tránh bổ sung quá nhiều (ví dụ: vượt quá 1,0%), nếu không các pha cứng và giòn như CaC₂ sẽ được tạo ra, dẫn đến giảm độ dẻo dai của gang.
Lựa chọn lớp
Gang xám thông thường:
Chọn hợp kim silicon-canxi loại Ca20-Si60 (hàm lượng Ca 20%-25%) để cân bằng giữa chi phí và hiệu quả;
Sắt dẻo cao cấp-(chẳng hạn như mặt bích năng lượng gió): Chọn hợp kim silicon-canxi loại Ca30-Si65 (hàm lượng Ca 28%-35%) để đảm bảo tốc độ hình cầu và độ tinh khiết;
Vật đúc chính xác có thành mỏng-:
Chọn hợp kim canxi-nhôm silicon-có hàm lượng canxi thấp (Al Nhỏ hơn hoặc bằng 1%) để tránh các tạp chất do Al hình thành ảnh hưởng đến tính lưu động.
