Легуре калцијум силикона (ЦаСи)обично садрже 20%-35% Ца и 55%-75% Си, а остатак су нечистоће у траговима (као што је Ал мање од или једнако 2%, Фе мање од или једнако 5%). Срж њихове способности да побољшају перформансе ливеног гвожђа лежи у синергистичком ефекту двоструког механизма: „деоксидација и десулфуризација + инокулација и пречишћавање“.
Механизам пречишћавања растопљеног гвожђа:Након додавања растопљеног гвожђа, Ца првенствено реагује са О и С да би формирао високу-тачку{1}}тачка, ниску-ЦаО (тачка топљења 2613 степени) и ЦаС (тачка топљења 2450 степени). Ова једињења испливају на површину растопљеног гвожђа као инклузије и уклањају се, смањујући садржај гасова (Х₂, Н₂) и штетних нечистоћа, чиме се пречишћава растопљено гвожђе.
Механизам инокулације и пречишћавања:Си је основни графитизирајући елемент у ливеном гвожђу и може инхибирати стварање белог гвожђа (Фе₃Ц). Истовремено, ситне честице у легури силицијум калцијума (као што је композитна фаза ЦаО-СиО₂) могу деловати као катализатор за кристализацију графита. „Хетерогено нуклеационо језгро“ рафинише графитна зрна и структуру матрице, оптимизујући микроструктуру ливеног гвожђа.
Ефекат легуре силицијум-калцијума на побољшање флуидности ливеног гвожђа
Флуидност ливеног гвожђа директно одређује квалитет обликовања сложених одливака (као што су танкозидна-тела вентила и прецизни зупчаници). СиЦа легура побољшава флуидност кроз два главна пута:
Смањење површинског напона и вискозитета растопљеног гвожђа:
Експериментални подаци показују да додавање 0,2%-0,5% легуре силицијум-калцијум (величина 10-30мм) сивом ливеном гвожђу може смањити површински напон растопљеног гвожђа са 1,8Н/м на 1,5-1,6Н/м (смањење од 10%-15%) и побољшати течност за око 2% 15%-20%, обезбеђујући интегритет сложених одливака шупљина и смањујући дефекте као што су "непотпуно пуњење" и "хладно затварање";
Оптимизација тачке топљења и морфологије укључивања растопљеног гвожђа:
Си може снизити еутектичку температуру ливеног гвожђа (са 1153 степена на 1140-1145 степени), продужавајући време задржавања течности растопљеног гвожђа; Ца може омекшати оштре инклузије у растопљеном гвожђу. Ал₂О₃ инклузије се трансформишу у сферне ЦаО-Ал₂О₃-СиО₂ композитне инклузије, смањујући отпор протоку растопљеног гвожђа.
Типична примена:
Приликом производње делова од сивог ливеног гвожђа-са танким зидовима са дебљином зида од 3-5 мм, додатак силицијум-калцијумског инокуланта повећава принос ливења са 75% на преко 92% и побољшава ефикасност ливења за 30%.
Оптимизација механичких својстава ливеног гвожђа помоћу легуре калцијума{0}}силицијума
| Тип ливеног гвожђа | Додатна количина силицијум калцијума | Повећање затезне чврстоће | Тврдоћа (ХБ) Повећање | Повећање отпорности на удар | Основни принцип рада |
|---|---|---|---|---|---|
| Сиви ливени гвожђе | 0.3%-0.6% | 10%-18% | 8%-12% | 20%-30% | Рафинира графит у љуспицима, смањујући његов ефекат резања на матрицу. |
| Дуктилно ливено гвожђе | 0,4% -0,8% (користи се у комбинацији са сфероидизујућим агенсима) | 15%-25% | 10%-15% | 25%-40% | Промовише сфероидизацију графита (повећање стопе сфероидизације са 80% на преко 95%), оптимизујући однос ферит/перлит. |
| Маллокатерит ливено гвожђе | 0.2%-0.4% | 8%-15% | 5%-10% | 30%-50% | Сузбија стварање белог гвожђа и рафинише зрна перлита. |
Оптимизација квалитета ливења ливеног гвожђа помоћу легуре калцијума{0}}силицијума
Смањење порозности и дефеката скупљања
Контрола порозности:
Ефекти деоксидације и одсумпоравања легуре калцијум силицијума могу смањити садржај кисеоника у растопљеном гвожђу са 80-100ппм на 30-50ппм и садржај водоника са 5-8ппм на 2-3ппм, чиме се смањује порозност делова ливеног гвожђа са 8%-12% на 3%-50% на 3%-03% редукције.
Контрола скупљања:
Инокулациони ефекат легуре калцијума{0}}силицијума подстиче излучивање графита. Запреминско проширење током кристализације графита (приближно 2%) може да надокнади скупљање растопљеног гвожђа због очвршћавања, смањујући „шупљине концентрисаног скупљања“ и „порозност диспергованог скупљања“, што је посебно погодно за одливке са дебелим-зидовима (као што су цилиндри од ливеног гвожђа).
Побољшање квалитета површине одливака
Рафинирање површинског зрна:
Калцијум силицијум оплемењује зрно површине одливака, смањујући храпавост површине (Ра) са 6,3 μм на 3,2-1,6 μм, чиме се смањује накнадна машинска обрада и смањују трошкови обраде.
Сузбијање површинских дефеката:
Ца може да формира густ ЦаО-СиО₂ оксидни филм на површини ливења, спречавајући растопљено гвожђе да реагује са песком за калупљење и формира „адхезију песка“, док такође смањује површински оксид и побољшава стопу квалификације изгледа ливења.
Кључне тачке и препоруке за избор за употребу легуре калцијума{0}}силицијума
Контрола процеса
Избор величине:
For large castings (>50 кг),10-50 мм блокови легура калцијум силиконапогодан је да обезбеди уједначену реакцију; за мале прецизне ливење, 5-15 мм гранулисана легура калцијум-силицијум је погодна за убрзање растварања;
Време додавања:
За дуктилно гвожђе, легуру калцијума{0}}силицијума треба додати 30-60 секунди након што се дода средство за сфероидизацију да би се избегла прерана реакција између Ца и агенса за сфероидизацију (као што је Мг); за сиви ливени гвожђе, може се додати 1-2 минута пре тапкања да би се побољшао ефекат инокулације;
Контрола количине:
Избегавајте прекомерно додавање (нпр. преко 1,0%), иначе ће се створити тврде и крте фазе као што је ЦаЦ₂, што ће довести до смањења жилавости ливеног гвожђа.
Избор разреда
Обично сиво гвожђе:
Изаберите силицијум-калцијум легуру типа Ца20-Си60 (садржај Ца 20%-25%) да бисте уравнотежили цену и ефекат;
Врхунски{0}}нодуларни гвожђе (као што су прирубнице за енергију ветра): Изаберите силицијумско-калцијумску легуру типа Ца30-Си65 (садржај Ца 28%-35%) да бисте обезбедили стопу сфероидизације и чистоћу;
Танки{0}}прецизни одливци:
Изаберите легуру калцијума са ниским садржајем-алуминијум-силицијум- (Ал мањи од или једнак 1%) да бисте избегли инклузије које формира Ал који утичу на течност.
