石墨化/非石墨化增碳劑對(duì)鑄件微觀組織的影響

　　大多數(shù)鑄造廠使用碳百分比、硫百分比、揮發(fā)物百分比和顆粒尺寸范圍來(lái)描述他們的增碳劑規(guī)格。但是，這種典型的描述方法并不能保證符合您規(guī)格的增碳劑在鑄造過(guò)程中會(huì)達(dá)到相同或相同的效果。這是因?yàn)樘伎梢砸圆煌慕Y(jié)晶形式存在，從具有完全不規(guī)則結(jié)構(gòu)的玻璃碳到具有低到高結(jié)晶度的部分晶體結(jié)構(gòu)的碳，再到具有完整晶體結(jié)構(gòu)的碳。對(duì)于晶體結(jié)構(gòu)的增碳劑，研究表明，其晶粒的大小決定了它是否具有成核能力以及成核能力的類型。出于成本考慮，許多代工廠還混合使用非晶增碳劑和石墨化增碳劑。熱分析儀測(cè)量和白口試驗(yàn)的結(jié)果表明，碳的晶體結(jié)構(gòu)可以顯著改善鑄鐵的形核狀態(tài)，因此增碳劑的結(jié)晶度是選擇增碳劑時(shí)不可忽視的因素。本文對(duì)各種增碳劑進(jìn)行分類說(shuō)明。

　　增碳劑分類鑄造廠通常根據(jù)其化學(xué)成分選擇合適的增碳劑。在電爐冶煉過(guò)程中，一般需要添加1%-2%的增碳劑量才能達(dá)到目標(biāo)碳值。增碳劑根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分為六方石墨結(jié)構(gòu)的石墨增碳劑和不規(guī)則結(jié)構(gòu)或不帶石墨的增碳劑。石墨增碳劑和非石墨增碳劑經(jīng)?；煊?。此外，碳化硅(SiC)具有類似于石墨的六邊形結(jié)構(gòu)，也被認(rèn)為是一種特殊形式的石墨增碳劑。增碳劑對(duì)顯微組織的影響實(shí)驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐都表明，在異質(zhì)核的存在下，石墨增碳劑可以通過(guò)增加鑄鐵中形核點(diǎn)的數(shù)量來(lái)促進(jìn)形核。為了提高增碳劑的成核能力，有必要了解增碳劑的晶體結(jié)構(gòu)。只有石墨結(jié)構(gòu)的增碳劑才能提高鑄鐵的形核能力，而非石墨結(jié)構(gòu)的增碳劑不能提高鑄鐵的形核能力?；谶@個(gè)想法，即使所有鑄造參數(shù)保持不變，用石墨化增碳劑代替非石墨化增碳劑，反之亦然，很可能會(huì)改變鑄鐵的形核能力，改變形核鑄鐵的能力(形核不足或形核過(guò)多)改變了凝固過(guò)程，進(jìn)而改變了鑄鐵的微觀結(jié)構(gòu)。

　　1996年，威斯康星大學(xué)麥迪遜分校教授Carl Loper博士研究了增碳劑的接種效果。他測(cè)量了使用不同增碳劑獲得的灰口鑄鐵白口的深度，從具有非石墨結(jié)構(gòu)的材料，如煅燒石油焦，到具有各種石墨結(jié)構(gòu)的碳。從這些實(shí)驗(yàn)中，他測(cè)量了使用不同補(bǔ)料材料得到的灰口鑄鐵白口樣品，發(fā)現(xiàn)材料的結(jié)晶度會(huì)影響灰口鑄鐵白口深度的降低。不同增碳材料的結(jié)晶度以及使用這些增碳劑降低白口深度的價(jià)值。與不同程度結(jié)晶結(jié)構(gòu)的增碳劑相比，石油焦幾乎沒(méi)有表現(xiàn)出任何降低白口深度的效果。

　　研究表明，經(jīng)過(guò)特殊高溫連續(xù)提純工藝處理的增碳劑提供了理想的結(jié)晶度，這種結(jié)晶度增碳劑提供了理想尺寸和石墨化程度的石墨顆粒作為成核點(diǎn)。之后，隨著石墨的結(jié)晶度再次增加，石墨顆粒再次增加，石墨顆粒的成核能力下降。德國(guó)杜塞爾多夫鑄造研究所(IfG)Loper教授對(duì)常用增碳劑的研究成果進(jìn)行了驗(yàn)證。這也表明石墨化材料有助于改善鑄鐵的形核狀態(tài)，從而可以降低深度。在白口測(cè)試塊上測(cè)量的白口的。不規(guī)則組織的碳，如乙炔焦和石油焦，對(duì)鐵水的成核狀態(tài)沒(méi)有貢獻(xiàn)，導(dǎo)致白口傾向增加。