Kalcijeve silicijeve zlitine (CaSi)običajno vsebujejo 20 %-35 % Ca in 55 %-75 % Si, preostanek pa so nečistoče v sledovih (kot je Al manj kot ali enako 2 %, Fe manj kot ali enako 5 %). Jedro njihove zmožnosti izboljšanja učinkovitosti litega železa leži v sinergističnem učinku dvojnega mehanizma: "deoksidacija in razžveplanje + inokulacija in prečiščevanje."
Mehanizem čiščenja staljenega železa:Po dodajanju staljenega železa Ca prednostno reagira z O in S, da tvori visoko-tališče-CaO z nizko-gostoto (tališče 2613 stopinj) in CaS (tališče 2450 stopinj). Te spojine priplavajo na površino staljenega železa kot vključki in se odstranijo, pri čemer se zmanjša vsebnost plinov (H₂, N₂) in škodljivih nečistoč ter tako očisti staljeno železo.
Mehanizem cepljenja in prečiščevanja:Si je jedro grafitizirajočega elementa v litem železu in lahko zavira nastajanje belega železa (Fe₃C). Hkrati lahko drobni delci v silicijevi kalcijevi zlitini (kot je CaO-SiO₂ kompozitna faza) delujejo kot katalizator za kristalizacijo grafita. "Heterogeno nukleacijsko jedro" izboljša grafitna zrna in strukturo matrike ter optimizira mikrostrukturo litega železa.
Vpliv silicijeve kalcijeve zlitine na izboljšanje pretočnosti litega železa
Pretočnost litega železa neposredno določa kakovost oblikovanja zapletenih ulitkov (kot so tankostenska telesa ventilov in natančni zobniki). Zlitina SiCa izboljša pretočnost po dveh glavnih poteh:
Zmanjšanje površinske napetosti in viskoznosti staljenega železa:
Eksperimentalni podatki kažejo, da lahko dodajanje 0,2 %-0,5 % silicijeve kalcijeve zlitine (velikosti 10-30 mm) v sivo lito železo zmanjša površinsko napetost staljenega železa z 1,8 N/m na 1,5-1,6 N/m (zmanjšanje za 10 %-15 %), zmanjša viskoznost za približno 20 % in izboljša fluidnost za 15%-20%, zagotavljanje celovitosti ulitkov s kompleksnimi votlinami in zmanjšanje napak, kot so "nepopolno polnjenje" in "hladni zapor";
Optimizacija tališča in morfologije vključkov staljenega železa:
Si lahko zniža evtektično temperaturo litega železa (s 1153 stopinj na 1140-1145 stopinj), kar podaljša čas zadrževanja tekočine v staljenem železu; Ca lahko zmehča ostre vključke v staljenem železu. Vključki Al₂O₃ se spremenijo v sferične kompozitne vključke CaO-Al₂O3-SiO₂, kar zmanjša odpornost proti toku staljenega železa.
Tipična uporaba:
Pri izdelavi tank{0}}delov iz sive litine z debelino stene 3-5 mm dodatek silicijevo-kalcijevega cepiva poveča izkoristek litja s 75 % na več kot 92 % in izboljša učinkovitost oblikovanja za 30 %.
Optimizacija mehanskih lastnosti litega železa s kalcijevo-silicijevo zlitino
| Vrsta litega železa | Količina dodatka silicijevega kalcija | Povečanje natezne trdnosti | Trdota (HB) Povečanje | Povečanje udarne žilavosti | Osnovno delovno načelo |
|---|---|---|---|---|---|
| Siva litina | 0.3%-0.6% | 10%-18% | 8%-12% | 20%-30% | Rafinira grafit v kosmičih in zmanjša njegov rezalni učinek na matriko. |
| Nodularno lito železo | 0,4%-0,8% (uporaba v povezavi s sferoidizirajočimi sredstvi) | 15%-25% | 10%-15% | 25%-40% | Spodbuja sferoidizacijo grafita (povečanje stopnje sferoidizacije z 80 % na več kot 95 %), kar optimizira razmerje ferit/perlit. |
| Malokateritno lito železo | 0.2%-0.4% | 8%-15% | 5%-10% | 30%-50% | Zavira nastajanje belega železa in čisti perlitna zrna. |
Optimizacija kakovosti ulitkov iz litega železa s kalcijevo-silicijevo zlitino
Zmanjšanje poroznosti in napak pri krčenju
Nadzor poroznosti:
Učinki deoksidacije in razžveplanja kalcijeve silicijeve zlitine lahko zmanjšajo vsebnost kisika v staljenem železu z 80-100 ppm na 30-50 ppm in vsebnost vodika s 5-8 ppm na 2-3 ppm, s čimer se zmanjša poroznost delov iz litega železa z 8%-12% na 3%-6% (zmanjšanje za 30%-50%).
Nadzor krčenja:
Inokulacijski učinek kalcijeve-silicijeve zlitine spodbuja izločanje grafita. Razširitev volumna med kristalizacijo grafita (približno 2 %) lahko kompenzira krčenje staljenega železa zaradi strjevanja, s čimer se zmanjšajo "koncentrirane krčne votline" in "razpršena poroznost krčenja", kar je še posebej primerno za debelo{3}}stenske ulitke (kot so bloki cilindrov iz litega železa).
Izboljšanje kakovosti površine ulitkov
Rafiniranje površinskega zrna:
Kalcijev silicij izboljša površinsko zrnatost ulitkov, zmanjša površinsko hrapavost (Ra) s 6,3 μm na 3,2-1,6 μm, s čimer se zmanjša kasnejša strojna obdelava in znižajo stroški obdelave.
Odpravljanje površinskih napak:
Ca lahko tvori gosto oksidno folijo CaO-SiO₂ na površini ulitka, s čimer prepreči, da bi staljeno železo reagiralo z oblikovalnim peskom in ustvarilo "oprijem peska", hkrati pa zmanjša površinski oksidni kamen in izboljša stopnjo kvalifikacije videza ulitka.
Ključne točke in priporočila za izbiro za uporabo kalcijeve-silicijeve zlitine
Nadzor procesa
Izbira velikosti:
For large castings (>50 kg),10-50 mm kockasta kalcijeva silicijeva zlitinaje primeren za zagotavljanje enotne reakcije; za majhne natančne ulitke je 5-15 mm zrnata kalcij-silicijeva zlitina primerna za pospešitev raztapljanja;
Čas dodajanja:
Pri nodularnem železu je treba kalcijeve-silicijeve zlitine dodati 30–60 sekund po dodajanju sferoidizirajočega sredstva, da preprečite prezgodnjo reakcijo med Ca in sferoidizirajočim sredstvom (kot je Mg); za sivo litino ga lahko dodamo 1-2 minuti pred točenjem, da izboljšamo učinek cepljenja;
Nadzor količine:
Izogibajte se pretiranemu dodajanju (npr. več kot 1,0 %), sicer bodo nastale trde in krhke faze, kot je CaC₂, kar bo povzročilo zmanjšanje žilavosti litega železa.
Izbira ocene
Navadna siva litina:
Izberite silicijevo-kalcijevo zlitino tipa Ca20-Si60 (vsebnost Ca 20 %-25 %), da uravnotežite stroške in učinek;
Visoko{0}}nodularna litina (kot so prirobnice za vetrne elektrarne): izberite zlitino silicija in kalcija tipa Ca30-Si65 (vsebnost Ca 28 %-35 %), da zagotovite stopnjo sferoidizacije in čistost;
Tanko{0}}natančni ulitki:
Izberite zlitino z malo -aluminija silicija-kalca (Al manj kot ali enako 1 %), da se izognete vključkom, ki jih tvori Al, ki vplivajo na fluidnost.
