Ce face un inoculant în fierul topit
Un inoculant este un material adăugat fierului topit cu puțin timp înainte de turnare pentru a controla structura de solidificare. În fierul cenușiu, inocularea favorizează formarea grafitului și previne formarea structurilor de carbură dure și casante cunoscute sub numele de chill. Fără inoculare, secțiunile subțiri ale unei turnări se răcesc rapid și tind să formeze carburi, care sunt greu de prelucrat și reduc ductilitatea. Inoculantul funcționează prin furnizarea de particule de nucleare în topitură pe care se poate dezvolta grafitul, astfel încât fierul se solidifică cu grafit fin și uniform distribuit în loc de fulgi grosier și carburi.
Același mecanism îmbunătățește fierul ductil, unde inocularea crește numărul de noduli de grafit și reduce riscul de apariție a carburilor și a grafitului explodat. În ambele cazuri, scopul este o topitură bine nucleată care este încă activă atunci când metalul intră în matriță.
De ce se estompează inocularea
Inocularea are o problemă practică serioasă: efectul său se estompează cu timpul. Particulele de nucleare se dizolvă sau devin inactive în timp ce fierul topit este menținut, astfel încât efectul este cel mai puternic imediat după adăugare și slăbește în următoarele minute. Într-o turnătorie normală, efectul poate scădea vizibil în 5 până la 10 minute de la ținere, iar după 20 până la 30 de minute, o mare parte din el poate dispărea. Dacă topitura se menține prea mult înainte de turnare, turnarea prezintă aceleași defecte ca și când nu s-ar fi adăugat deloc inoculant.
Decolorarea este agravată de temperatura ridicată de menținere, de o distanță mare de transport de la stația de tratare la matriță și de adăugările târzii care nu au timp să se dizolve corespunzător. Acesta este motivul pentru care turnătorii controlează timpul dintre inoculare și turnare cu foarte mare atenție și de ce au fost dezvoltate inoculante cu acțiune lungă.
Cum bariul și stronțiul extind efectul
Un inoculant cu acțiune prelungită este conceput pentru a rezista la decolorare prin adăugarea de elemente care încetinesc pierderea nucleării. Cele mai importante dintre acestea sunt bariul și stronțiul. Bariul întărește puterea de nucleare a particulelor bogate în siliciu și încetinește dizolvarea acestora în topitură, motiv pentru care inoculantele cu siliciu bariu continuă să funcționeze pentru perioade mai lungi. Stronțiul este deosebit de eficient în reducerea frigului în secțiuni subțiri de fier gri și este adesea combinat cu bariu în inoculantele premium.
Calciul și aluminiul sunt, de asemenea, prezente în cantități mici în majoritatea inoculantelor comerciale, unde ajută la controlul reacției și la formarea nucleelor eficiente. Un inoculant tipic cu acțiune lungă conține 70 până la 75% siliciu, 2 până la 6% bariu, 0,5 până la 2% stronțiu, 0,5 până la 2,5% calciu și 0,5 până la 2% aluminiu, cu restul fier. Inoculantii cu pamanturi rare sunt folositi in fonta ductila, unde ceriul si lantanul ajuta la contracararea elementelor reziduale care interfereaza cu nodulizarea.
Note, rate de adaos și practică de turnătorie
Inoculantele cu acțiune prelungită sunt furnizate în mai multe forme, inclusiv pudră granulară, granulară și fină, iar forma este potrivită metodei de adăugare. În mucegai și în inoculare în jet, folosiți grade fine, în timp ce adăugările în oală folosesc grade mai grosiere. Ratele de adăugare tipice sunt de 0,1 până la 0,5 procente din greutatea fierului topit, rata exactă depinzând de fierul de bază, nivelul de sulf și grosimea secțiunii turnării.
Eficiența inoculantului este în mod normal verificată prin măsurarea adâncimii de răcire într-un test cu pană și prin examinarea structurii de grafit la microscop. Deoarece efectul inoculării scade întotdeauna, testul trebuie făcut pe o probă turnată în același timp cu turnarea de producție. O turnătorie care toarnă lent matrițe mari sau care ține fierul într-o oală de transfer, câștigă cel mai mult dintr-un grad de acțiune lungă. Inoculantele sunt furnizate conform cerințelor chimice din specificațiile clientului, iar furnizorul certifică conținutul de siliciu, bariu, stronțiu, calciu și aluminiu pentru fiecare lot.
Întrebări frecvente
Î: Ce este un inoculant cu acțiune prelungită?
Un inoculant cu acțiune lungă este un inoculant pe bază de siliciu care conține bariu, stronțiu sau ambele, astfel încât efectul său de nucleare a grafitului să supraviețuiască mai mult în fier topit decât efectul ferosiliciului simplu.
Î: Cât timp rămâne eficient un inoculant cu acțiune prelungită?
Efectul depinde de temperatura fierului, nivelul de sulf și timpul de menținere. În condiții normale de turnătorie, poate fi încă util la 15 până la 30 de minute după adăugare, în timp ce o adăugare simplă de ferosiliciu își poate pierde mult din efect în 5 până la 10 minute.
Î: Care este diferența dintre inoculantele cu bariu și stronțiu?
Bariul este elementul anti-decolorare mai puternic și se potrivește cu temperaturi mai ridicate și condiții de păstrare mai lungă. Stronțiul este deosebit de bun în prevenirea răcirii în secțiunile subțiri și este adesea ales acolo unde finisarea suprafeței și prelucrabilitatea contează.
Î: Cât de mult inoculant cu acțiune lungă ar trebui adăugat?
Ratele tipice sunt 0,1 până la 0,5 procente în greutate din fierul topit. Rata corectă este stabilită prin turnare de probă și printr-un test chill wedge, mai degrabă decât printr-o singură regulă fixă.
Î: Poate un inoculant cu acțiune prelungită să înlocuiască inocularea târzie?
Reduce nevoia de adăugare foarte târziu, dar cele două practici funcționează cel mai bine împreună. Un grad de acțiune lungă menține topitura nucleată în timpul menținerii, iar o mică adăugare tardivă sau în flux restabilește efectul chiar înainte ca metalul să intre în matriță.
