Cacbua silic như một chất khử oxy hóa đúc

Nhiều người không quen thuộc vớiCarbide silicon. Mặc dù nó chia sẻ nhiều điểm tương đồng vớiFerro siliconTrong sử dụng của nó, cả hai đều chứa silicon, thông qua các phản ứng silicon, thực hiện các chức năng chính nhưmất oxy hóavà hợp kim. Tuy nhiên, hợp kim FESI thường sử dụng nồng độ thấp hơn, chẳng hạn như65%, 72%, Và75%, trong khi silicon cacbua có phạm vi nồng độ rộng hơn, dao động từ 60%đến 90%và thậm chí lên đến 99%. Trong công việc hàng ngày của chúng tôi, chúng tôi nhận được yêu cầu về silicon cacbua với nồng độ 64%,70%, 88%, Và90%. Để giải quyết sự nhầm lẫn này, trước tiên tôi sẽ giải thích các nồng độ và kích thước khác nhau của cacbua silicon được sử dụng để khử oxy hóa.

Trong ngành công nghiệp đúc, silicon cacbua (SIC) được sử dụng rộng rãi như một chất khử oxy. Chức năng cốt lõi của nó là phản ứng với silicon (SI) trong hợp kim cacbua silic với oxy (O) trong thép nóng chảy hoặc sắt để tạo thành silicon dioxide (SIO₂), do đó làm giảm hàm lượng oxy trong tan chảy và giảm thiểu các khuyết tật như độ xốp và SLAG. Nội dung và kích thước của các chất khử oxy cacbua silicon có liên quan chặt chẽ đến vật liệu đúc (ví dụ: gang, thép đúc) và quá trình luyện kim.

Hàm lượng khử oxy cacbua silicon (đề cập đến độ tinh khiết của SIC) thường nằm trong khoảng từ 60% đến 80%. Lựa chọn cụ thể nên dựa trên các yêu cầu vật liệu đúc và kiểm soát chi phí:

1. 60%-70% hàm lượng cacbua silicon thấp trung bình

 Ứng dụng áp dụng:Mất và khử oxy hóa gang xám thông thường và sắt dễ uốn.
 Đặc điểm thành phần:Ngoài SIC, nó còn chứa một lượng silicon miễn phí (SI), carbon tự do (C) và một lượng nhỏ tạp chất (như Fe₂o₃ và Al₂o₃). Silicon tự do trực tiếp tham gia vào phản ứng khử oxy hóa (Si + O₂ → SiO₂), trong khi carbon tự do bổ sung hàm lượng carbon trong sắt nóng chảy, làm giảm xu hướng của các bộ phận gang trắng.
 Thuận lợi:Chi phí thấp, hiệu quả khử oxy đủ để đáp ứng các yêu cầu của gang thông thường (gang có khả năng dung nạp oxy cao hơn so với thép đúc) và oxit sắt trong tạp chất ít ảnh hưởng đến tính chất gang.

2. 70%-cacbua silicon cao trung bình 80%

 Ứng dụng:Sự khử oxy nóng chảy của gang cường độ cao (như sắt than chì vermicular) và thép hợp kim thấp.
 Đặc điểm thành phần:Hàm lượng silicon và tạp chất miễn phí thấp, với cấu trúc tinh thể sic hoàn chỉnh hơn. D làm khử oxy chủ yếu dựa vào silicon trong sic (khi Si trong sic phản ứng với oxy, carbon được giải phóng: sic + 2 o → siO₂ + c). Carbon được tạo ra tinh chế kích thước hạt và cải thiện sức mạnh đúc.
 Thuận lợi:Phản ứng khử oxy ổn định hơn, dẫn đến các thể vùi SiO₂ phân phối nhỏ hơn và đều dễ dàng nổi và loại bỏ. Điều này cũng làm giảm vấn đề giảm độ dẻo của gang do silicon tự do quá mức, làm cho nó phù hợp cho các vật đúc với các yêu cầu thuộc tính cơ học cao.

Kích thước của chất khử oxy cacbua silicon ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ hòa tan của chúng trong sự tan chảy và hiệu quả khử oxy hóa của chúng. Kích thước hạt phổ biến nằm trong khoảng từ 0,5 đến 5 mm và được phân loại thành các loại sau:

Nguyên tắc lựa chọn kích thước:

Khi nhiệt độ nóng chảy cao (ví dụ, thép đúc, 1500-1600 độ), có thể sử dụng kích thước hơi thô hơn (để giảm sự kiệt sức nhanh ở nhiệt độ cao);
Khi nhiệt độ nóng chảy thấp (ví dụ: gang, 1300-1400 độ), các hạt mịn hoặc trung bình được ưu tiên (để đảm bảo hòa tan hoàn toàn).
Các vật đúc vách mỏng rất nhạy cảm với các vùi và yêu cầu các hạt mịn với khuấy mạnh; Các vật đúc có thành dày có thể chịu được các hạt hơi thô hơn, ưu tiên khử oxy hóa liên tục.

1. Ảnh hưởng của nội dung đến hiệu ứng khử oxy hóa

 Nội dung thấp (60%-70%):

Sự khử oxy nhanh hơn (silicon tự do phản ứng trực tiếp), nhưng các tạp chất quá mức trong các giai đoạn sau của phản ứng có thể làm cho các vùi (ví dụ: silicat) khó loại bỏ, và các lỗ nhỏ có thể hình thành trong quá trình đúc. Điều này phù hợp cho các vật đúc với yêu cầu mật độ thấp (ví dụ, các bộ phận máy móc nông nghiệp và giường máy máy chung).

 Nội dung cao (70%-80%):

Phản ứng khử oxy kỹ lưỡng hơn, dẫn đến các thể vùi SiO₂ độ tinh khiết cao (ít tạp chất hơn), có xu hướng tổng hợp và nổi, dẫn đến mật độ đúc cao hơn. Tuy nhiên, tốc độ khử oxy hóa có phần chậm hơn (dựa vào sự phân hủy SIC), đòi hỏi thời gian phản ứng dài hơn. Điều này làm cho nó phù hợp cho các vật đúc cường độ cao như van áp suất cao và khối động cơ.

2. Ảnh hưởng của kích thước đối với hiệu quả khử oxy hóa

 Các hạt quá mịn (<0.5mm):

Chúng dễ dàng bị lôi kéo bởi luồng không khí trong sự tan chảy, tạo thành "khói". Một số hạt bị trục xuất mà không tham gia vào phản ứng, dẫn đến giảm hiệu quả khử oxy hóa. Các thể vùi siêu âm còn lại cũng có thể làm giảm độ bền đúc.

 Excessively coarse particles (>5 mm):

Chúng được hòa tan không đầy đủ trong sự tan chảy và có xu hướng lắng xuống ở đáy lò, tạo thành "vật liệu chết", dẫn đến chất thải. Hơn nữa, quá trình khử oxy cục bộ không đủ có thể dẫn đến độ xốp hoặc bao gồm xỉ cục bộ trong quá trình đúc.

Các tham số cốt lõi của bộ khử oxy hóa hợp kim SIC (hàm lượng 60% -80%, kích thước 0,5-5mm) được xác định dựa trên các yêu cầu về hiệu suất của vật liệu đúc, đặc điểm của quá trình luyện kim và cân bằng chi phí:

Đối với gang thông thường, hàm lượng 60% -70% và kích thước 1-3mm được ưu tiên cho chi phí thấp và khử oxy nhanh.
Đối với sắt gang cường độ cao hoặc thép hợp kim thấp, hàm lượng 70% -80% và kích thước coarse trung bình được chọn để đảm bảo khử oxy kỹ lưỡng và mật độ đúc cao.
Phù hợp với các thông số này có thể làm giảm hiệu quả các khiếm khuyết đúc và cải thiện sự ổn định sản xuất.