Aliatges de calci silici (CaSi)normalment contenen un 20%-35% de Ca i un 55%-75% de Si, i la resta són traces d'impureses (com ara Al inferior o igual al 2%, Fe inferior o igual al 5%). El nucli de la seva capacitat per millorar el rendiment del ferro colat rau en l'efecte sinèrgic d'un mecanisme dual: "desoxidació i desulfuració + inoculació i refinament".
El mecanisme de purificació del ferro fos:Després d'afegir ferro fos, el Ca reacciona preferentment amb O i S per formar CaO d'alt -punt de fusió-, baixa- densitat (punt de fusió 2613 graus ) i CaS (punt de fusió 2450 graus ). Aquests compostos floten a la superfície del ferro fos com a inclusions i s'eliminen, reduint el contingut de gasos (H₂, N₂) i impureses nocives, purificant així el ferro fos.
El mecanisme d'inoculació i refinament:Si és l'element central de grafitització del ferro colat i pot inhibir la formació de ferro blanc (Fe₃C). Simultàniament, les partícules diminutes de l'aliatge de silici i calci (com la fase composta de CaO-SiO₂) poden actuar com a catalitzador per a la cristal·lització del grafit. "Nucli de nucleació heterogènia" perfecciona els grans de grafit i l'estructura de la matriu, optimitzant la microestructura del ferro colat.
L'efecte de l'aliatge de silicona i calci en la millora de la fluïdesa del ferro colat
La fluïdesa del ferro colat determina directament la qualitat de conformació de peces de fosa complexes (com ara cossos de vàlvules de parets fines-i engranatges de precisió). L'aliatge de SiCa millora la fluïdesa a través de dues vies principals:
Reducció de la tensió superficial i la viscositat del ferro fos:
Les dades experimentals mostren que afegir un aliatge de silici-calci del 0,2%-0,5% (mida 10-30 mm) a la fosa grisa pot reduir la tensió superficial del ferro fos d'1,8 N/m a 1,5-1,6 N/m (una reducció del 10%-15%), reduir la viscositat en un 1%, 20% i aproximadament un 20% de fluiditat. assegurant la integritat de les peces de fosa de cavitats complexes i reduint defectes com ara "ompliment incomplet" i "tancat en fred";
Optimització del punt de fusió i morfologia d'inclusió del ferro fos:
Si pot reduir la temperatura eutèctica del ferro colat (de 1153 graus a 1140 -1145 graus), allargant el temps de retenció del líquid del ferro fos; Ca pot suavitzar inclusions afilades en ferro fos. Les inclusions d'Al₂O₃ es transformen en inclusions esfèriques de CaO-Al₂O₃-SiO₂, reduint la resistència al flux de ferro fos.
Aplicació típica:
Quan es produeixen peces de ferro colat gris de parets fines amb un gruix de paret de 3-5 mm, l'addició d'un inoculant de silici i calci augmenta el rendiment de colada del 75% a més del 92% i millora l'eficiència del modelat en un 30%.
Optimització de les propietats mecàniques del ferro colat mitjançant l'aliatge de calci-silici
| Tipus de ferro colat | Quantitat d'addició de calci silici | Augment de la resistència a la tracció | Augment de la duresa (HB). | Augment de la resistència a l'impacte | Principi de funcionament bàsic |
|---|---|---|---|---|---|
| Ferro colat gris | 0.3%-0.6% | 10%-18% | 8%-12% | 20%-30% | Refina el grafit en escates, reduint el seu efecte de tall a la matriu. |
| Ferro colat dúctil | 0,4% -0,8% (utilitzar conjuntament amb agents esferoiditzants) | 15%-25% | 10%-15% | 25%-40% | Afavoreix l'esferoidització del grafit (augmentant la taxa d'esferoidització del 80% a més del 95%), optimitzant la relació ferrita/perlita. |
| Mallocaterita Ferro colat | 0.2%-0.4% | 8%-15% | 5%-10% | 30%-50% | Suprimeix la formació de ferro blanc i refina els grans de perlita. |
Optimització de la qualitat de la fosa de ferro colat mitjançant l'aliatge de calci-silici
Reducció de porositat i defectes de contracció
Control de porositat:
Els efectes desoxidants i desulfurants de l'aliatge de calci silici poden reduir el contingut d'oxigen del ferro fos de 80-100 ppm a 30-50 ppm i el contingut d'hidrogen de 5-8 ppm a 2-3 ppm, reduint així la porositat de les peces de ferro colat del 8%-12% al 3%-5%-6% de reducció (a.
Control de contracció:
L'efecte inoculador de l'aliatge de calci-silici afavoreix l'exsudació del grafit. L'expansió de volum durant la cristal·lització del grafit (aproximadament un 2%) pot compensar la contracció de solidificació del ferro fos, reduint les "cavitats de contracció concentrades" i la "porositat de contracció dispersa", que és especialment adequada per a peces de fosa de paret gruixuda (com ara blocs de cilindres de ferro colat).
Millora de la qualitat superficial de les peces de fosa
Refinament del gra superficial:
El silici de calci refina el gra superficial de les peces de fosa, reduint la rugositat superficial (Ra) de 6,3 μm a 3,2-1,6 μm, reduint així el mecanitzat posterior i reduint els costos de processament.
Supressió de defectes superficials:
Ca pot formar una densa pel·lícula d'òxid de CaO-SiO₂ a la superfície de fosa, evitant que el ferro fos reaccioni amb la sorra de modelat per formar "adhesió de sorra", alhora que redueix l'escala d'òxid superficial i millora la taxa de qualificació de l'aspecte de la fosa.
Punts clau i recomanacions de selecció per a l'ús d'aliatge de calci-silici
Control de processos
Selecció de mida:
For large castings (>50 kg),Aliatge de silici calci en blocs de 10-50 mmés adequat per assegurar una reacció uniforme; per a peces de fosa de precisió petites, l'aliatge granular de calci i silici de 5-15 mm és adequat per accelerar la dissolució;
Temps d'addició:
Per al ferro dúctil, l'aliatge de calci-silici s'ha d'afegir 30-60 segons després d'afegir l'agent esferoidant per evitar una reacció prematura entre Ca i l'agent esferoidant (com ara Mg); per al ferro colat gris, es pot afegir 1-2 minuts abans de tocar per millorar l'efecte d'inoculació;
Control de la quantitat:
Eviteu l'addició excessiva (per exemple, superant l'1,0%), en cas contrari es generaran fases dures i trencadisses com el CaC₂, que provocarà una disminució de la duresa de la fosa.
Selecció de grau
Ferro fos gris normal:
Seleccioneu l'aliatge de silici i calci de tipus Ca20-Si60 (contingut de Ca 20%-25%) per equilibrar el cost i l'efecte;
Ferro dúctil de gamma alta-(com brides d'energia eòlica): seleccioneu l'aliatge de silici i calci de tipus Ca30-Si65 (contingut de Ca 28%-35%) per garantir la velocitat i la puresa d'esferoidització;
Fundes de precisió de-parets fines:
Seleccioneu un aliatge de calci -alumini i silici- baix (Al inferior o igual a l'1%) per evitar que les inclusions formades per Al afectin la fluïdesa.
