Nodularization er en teknologi til at omdanne Flake Graphite i almindeligt støbejern til sfæroidal grafit for at forbedre styrken og sejheden af duktilt jern.
Hvorfor nodularisering kan gøre støbejern stærkere?
Inden nodularisering er grafitten i støbejern flageform, som er uregelmæssig flaget og har "splittende effekt", de skarpe kanter og spidser vil møde spændingskoncentration ved stress.
Flakegrafit er som utallige bittesmå klinger, der sidder fast i jernmatrixen. Når der påføres stress, skærer disse klinger gennem matrixen og forårsager øjeblikkelig brud -, det er derfor, almindeligt støbejern let splintres, når det tabes.
Efter nodularisering blev grafit til en rund sfærisk form med en glat overflade, ingen skarpe kanter og hjørner, den kan ensartet belaste spændingen uden lokal spændingskoncentration, når den er stresset.
Kugleformet grafit er som utallige glatte små stålkugler, der er jævnt indlejret i jernmatricen. Når de er belastet, spreder disse kugler stødkræfter og bufferdeformation uden at skære gennem matrixen. Dette er grunden til, at duktilt jern kombinerer fordelene ved støbejern - fremragende slidstyrke, nem støbeevne og lave omkostninger - med stålets høje styrke og sejhed. Dette er også grunden til, at det kan "erstatte stål med jern".
Hvordan duktilt jern nodulariseres?
01
Forbehandling af smeltet jern - Slip af med den største ballademager
Svovl i støbejern vil forbruge sfæroidiseringsmidlet og forhindre grafitten i at vokse, få grafitten til at vokse tilbage til flager.
Så det første skridt er at fjerne det skadelige stof - svovl.
Nøglemetoden er at tilføje magnesiumpulver til fesulfurisering for at sikresvovl Mindre end eller lig med 0,03 %.
02
NODULIZER - tvinger grafit til at vokse til sfærisk form
Grafittens natur er at vokse vildt i en fladtrykt og langstrakt retning, hvilket er flagegrafit i almindeligt støbejern;
Nodulizer fjerner først ballademageren - svovl; så klæber det fast til vækst-"spidserne" af grafitten, blokerer vejen for grafitten til at vokse vildt i en enkelt retning, tvinger grafitten til at vokse jævnt i alle retninger.
03
Podemiddel - for at få talrige, tætte og ensartede grafitkugler
Inokulationsbehandling er forskellig fra sfæroidiserende behandling:
- Sfæroidiserende behandling - Tving grafit til at vokse til en sfærisk form
- Podebehandling - Podemiddel kan sørge for, at det smeltede jern fyldes med vækst-"frøene" af grafitkugler overalt, hvilket sikrer, at de små kugler er talrige, små og jævnt fordelt, så der ikke vil være en klynge af store kugler nogle steder og slet ingen kugler andre steder.
04
Hurtig hældning - Lad ikke sfæroidiseringseffekten "udløbe"
Ligesom en flaske sodavand, når den er åbnet, har sfæroidiseringseffekten en falmende periode.
Hvis det smeltede jern sidder for længe, vil virkningen af sfæroidiseringsmidlet gradvist forsvinde, og grafit vil vende tilbage til sin naturlige flageform. Det duktile jern bliver tilbage til almindeligt støbejern, og alt det tidligere arbejde vil være spildt.
Derfor lader vi efter sfæroidisering og podningsbehandling det smeltede jern sidde i et par 10 sekunder for at fuldføre reaktionen fuldt ud, skumme slagg af på overfladen og skal derefter hælde det smeltede jern i støbeformen inden for 7-15 minutter.
Nodulariseringseffekt og kvalitetsindikatorer
- Nodularitet: Andelen af kugleformet grafit Større end eller lig med 85% (jo højere jo bedre).
- Nodulediameter: Mindre end eller lig med 15μm (fin og ensartet).
- Sfæricitet: Grafitknuder er tæt på en perfekt cirkel.
- Resterende magnesium: 0,03%-0,06% (for lavt fører til dårlig nodularisering, for høj er tilbøjelig til porøsitet).
Betydningen af nodularisering
- Ydeevnespring: Trækstyrke når 400-900MPa, forlængelse 5%-20%, tæt på stål.
- Udbredt: Udskift støbt stål og smedet stål og bruges i bilchassis, rørledninger, gear, værktøjsmaskiner, vindkraft og andre områder.
Kvalitetsproblemer med nodularisering
- Dårlig nodularisering: Grafit er flaget eller flokkuleret → utilstrækkelig magnesiumrester, for højt svovlindhold, for lav temperatur.
- Nodularisering Nedbrydning: Nodulariseringseffekten aftager før hældning → magnesiumudbrændthed, for lang opholdstid.
- Afkølet struktur: Kanten af støbningen er hård og skør → utilstrækkelig podning, overdreven nodulizer.
Er det rigtigt, at gråt jern bliver til duktilt jern efter nodularisering?
Grått støbejern kan ikke omdannes til kvalificeret duktilt jern blot via noduliseringsbehandling, da deres iboende sammensætningssystemer er fundamentalt forskellige, og kvalificeret duktilt jern kræver streng præ-kontrol af smeltesammensætningen plus matchede noduliserings- og podningsprocesser snarere end en simpel behandling af gråt jern.
