ग्रे कास्ट आयरन में प्रत्येक तत्व की भूमिका के बारे में बात करें

 

ग्रे कास्ट आयरन में आमतौर पर प्रयुक्त तत्वों की भूमिका

1.कार्बन और सिलिकॉन: कार्बन और सिलिकॉन ऐसे तत्व हैं जो ग्रेफाइटाइजेशन को दृढ़ता से बढ़ावा देते हैं। ग्रे कास्ट आयरन की मेटलोग्राफिक संरचना और यांत्रिक गुणों पर उनके प्रभाव को दर्शाने के लिए कार्बन समकक्ष का उपयोग किया जा सकता है। कार्बन समकक्ष बढ़ने से ग्रेफाइट के टुकड़े मोटे हो जाते हैं, संख्या में वृद्धि होती है, और ताकत और कठोरता में कमी आती है। इसके विपरीत, कार्बन समकक्ष को कम करने से ग्रेफाइट्स की संख्या कम हो सकती है, ग्रेफाइट को परिष्कृत किया जा सकता है और प्राथमिक ऑस्टेनाइट डेंड्राइट्स की संख्या बढ़ सकती है, जिससे ग्रे कास्ट आयरन के यांत्रिक गुणों में सुधार हो सकता है। हालाँकि, कार्बन समकक्ष को कम करने से कास्टिंग प्रदर्शन में कमी आएगी।

2.मैंगनीज: मैंगनीज स्वयं एक ऐसा तत्व है जो कार्बाइड को स्थिर करता है और ग्रेफाइटाइजेशन में बाधा डालता है। इसमें ग्रे कास्ट आयरन में पर्लाइट को स्थिर और परिष्कृत करने का प्रभाव होता है। एमएन=0.5% से 1.0% की सीमा में, मैंगनीज की मात्रा बढ़ाना ताकत और कठोरता में सुधार के लिए अनुकूल है।

3.फॉस्फोरस: जब कच्चे लोहे में फास्फोरस की मात्रा 0.02% से अधिक हो जाती है, तो इंटरग्रेनुलर फास्फोरस यूटेक्टिक हो सकता है। ऑस्टेनाइट में फॉस्फोरस की घुलनशीलता बहुत कम होती है। जब कच्चा लोहा जम जाता है, तो फॉस्फोरस मूल रूप से तरल में रहता है। जब गलनक्रांतिक ठोसीकरण लगभग पूरा हो जाता है, तो गलनक्रांतिक समूहों के बीच शेष तरल चरण संरचना टर्नरी यूटेक्टिक संरचना (Fe-2%, C-7%, P) के करीब होती है। यह तरल चरण लगभग 955℃ पर जम जाता है। जब कच्चा लोहा जम जाता है, तो मोलिब्डेनम, क्रोमियम, टंगस्टन और वैनेडियम सभी फास्फोरस युक्त तरल चरण में अलग हो जाते हैं, जिससे फास्फोरस यूटेक्टिक की मात्रा बढ़ जाती है। जब कच्चे लोहे में फास्फोरस की मात्रा अधिक होती है, तो फास्फोरस यूटेक्टिक के हानिकारक प्रभावों के अलावा, यह धातु मैट्रिक्स में निहित मिश्र धातु तत्वों को भी कम कर देगा, जिससे मिश्र धातु तत्वों का प्रभाव कमजोर हो जाएगा। फॉस्फोरस यूटेक्टिक तरल यूटेक्टिक समूह के चारों ओर मटमैला होता है जो जम जाता है और बढ़ता है, और जमने के सिकुड़न के दौरान इसे फिर से भरना मुश्किल होता है, और कास्टिंग में सिकुड़ने की अधिक प्रवृत्ति होती है।

4.सल्फर: यह पिघले हुए लोहे की तरलता को कम करता है और कास्टिंग के गर्म होकर फटने की प्रवृत्ति को बढ़ाता है। यह कास्टिंग में एक हानिकारक तत्व है। इसलिए, कई लोग सोचते हैं कि सल्फर की मात्रा जितनी कम होगी, उतना अच्छा होगा। वास्तव में, जब सल्फर की मात्रा ≤0.05% होती है, तो इस प्रकार का कच्चा लोहा हमारे द्वारा उपयोग किए जाने वाले सामान्य इनोकुलेंट के लिए काम नहीं करता है। इसका कारण यह है कि टीका बहुत जल्दी खराब हो जाता है, और कास्टिंग में अक्सर सफेद धब्बे दिखाई देते हैं।

5.तांबा: ग्रे कास्ट आयरन के उत्पादन में तांबा सबसे अधिक जोड़ा जाने वाला मिश्रधातु तत्व है। मुख्य कारण यह है कि तांबे का गलनांक कम (1083℃) होता है, इसे पिघलाना आसान होता है, और इसका मिश्रधातु प्रभाव अच्छा होता है। तांबे की ग्रेफाइटाइजेशन क्षमता सिलिकॉन की लगभग 1/5 है, इसलिए यह कच्चे लोहे की सफेद ढलाई की प्रवृत्ति को कम कर सकती है। साथ ही, तांबा ऑस्टेनाइट परिवर्तन के महत्वपूर्ण तापमान को भी कम कर सकता है। इसलिए, तांबा पर्लाइट के निर्माण को बढ़ावा दे सकता है, पर्लाइट की सामग्री को बढ़ा सकता है, और पर्लाइट को परिष्कृत कर उसमें पर्लाइट और फेराइट को मजबूत कर सकता है, जिससे कच्चे लोहे की कठोरता और ताकत बढ़ जाती है। हालाँकि, तांबे की मात्रा जितनी अधिक होगी, उतना अच्छा होगा। तांबे की उचित मात्रा 0.2% से 0.4% है। बड़ी मात्रा में तांबा मिलाते समय, एक ही समय में टिन और क्रोमियम मिलाना काटने के प्रदर्शन के लिए हानिकारक है। इससे मैट्रिक्स संरचना में बड़ी मात्रा में सॉर्बाइट संरचना उत्पन्न होगी।

6. क्रोमियम: क्रोमियम का मिश्रधातु प्रभाव बहुत मजबूत होता है, मुख्यतः क्योंकि क्रोमियम मिलाने से पिघले हुए लोहे की सफेद ढलाई करने की प्रवृत्ति बढ़ जाती है, और ढलाई को सिकुड़ना आसान होता है, जिसके परिणामस्वरूप अपशिष्ट होता है। इसलिए क्रोमियम की मात्रा को नियंत्रित रखना चाहिए। एक ओर, यह आशा की जाती है कि ढलाई की ताकत और कठोरता में सुधार के लिए पिघले हुए लोहे में एक निश्चित मात्रा में क्रोमियम होता है; दूसरी ओर, कास्टिंग को सिकुड़ने और स्क्रैप दर में वृद्धि का कारण बनने से रोकने के लिए क्रोमियम को निचली सीमा पर सख्ती से नियंत्रित किया जाता है। पारंपरिक अनुभव यह मानता है कि जब मूल पिघले हुए लोहे में क्रोमियम की मात्रा 0.35% से अधिक हो जाती है, तो इसका कास्टिंग पर घातक प्रभाव पड़ेगा।

7. मोलिब्डेनम: मोलिब्डेनम एक विशिष्ट यौगिक-निर्माण तत्व और एक मजबूत मोती स्थिरीकरण तत्व है। यह ग्रेफाइट को परिष्कृत कर सकता है। जब ωMo<0.8%, मोलिब्डेनम पर्लाइट को परिष्कृत कर सकता है और पर्लाइट में फेराइट को मजबूत कर सकता है, जिससे कच्चे लोहे की ताकत और कठोरता में प्रभावी ढंग से सुधार होता है।

ग्रे कास्ट आयरन में कई मुद्दों पर ध्यान दिया जाना चाहिए

1. ओवरहीटिंग बढ़ाने या होल्डिंग समय बढ़ाने से पिघले हुए मौजूदा विषम कोर गायब हो सकते हैं या उनकी प्रभावशीलता कम हो सकती है, जिससे ऑस्टेनाइट अनाज की संख्या कम हो सकती है।

2.टाइटेनियम में ग्रे कास्ट आयरन में प्राथमिक ऑस्टेनाइट को परिष्कृत करने का प्रभाव होता है। क्योंकि टाइटेनियम कार्बाइड, नाइट्राइड और कार्बोनाइट्राइड ऑस्टेनाइट न्यूक्लिएशन के लिए आधार के रूप में काम कर सकते हैं। टाइटेनियम ऑस्टेनाइट के मूल को बढ़ा सकता है और ऑस्टेनाइट अनाज को परिष्कृत कर सकता है। दूसरी ओर, जब पिघले हुए लोहे में अतिरिक्त Ti होता है, तो लोहे में S, Mn के बजाय Ti के साथ प्रतिक्रिया करके TiS कण बनाता है। TiS का ग्रेफाइट कोर MnS जितना प्रभावी नहीं है। इसलिए, यूटेक्टिक ग्रेफाइट कोर के निर्माण में देरी होती है, जिससे प्राथमिक ऑस्टेनाइट का वर्षा समय बढ़ जाता है। वैनेडियम, क्रोमियम, एल्यूमीनियम और ज़िरकोनियम टाइटेनियम के समान हैं क्योंकि वे कार्बाइड, नाइट्राइड और कार्बोनाइट्राइड बनाने में आसान हैं, और ऑस्टेनाइट कोर बन सकते हैं।

3. गलनक्रांतिक समूहों की संख्या पर विभिन्न इनोकुलेंट्स के प्रभाव में बहुत अंतर हैं, जिन्हें निम्नलिखित क्रम में व्यवस्थित किया गया है: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi। FeSi युक्त Sr या Ti का गलनक्रांतिक समूहों की संख्या पर कमजोर प्रभाव पड़ता है। रेयर अर्थ युक्त इनोकुलेंट्स का सबसे अच्छा प्रभाव होता है, और जब अल और एन के साथ संयोजन में जोड़ा जाता है तो प्रभाव अधिक महत्वपूर्ण होता है। अल और बीआई युक्त फेरोसिलिकॉन यूटेक्टिक समूहों की संख्या में दृढ़ता से वृद्धि कर सकता है।

4. केंद्र के रूप में ग्रेफाइट नाभिक के साथ गठित ग्रेफाइट-ऑस्टेनाइट दो-चरण सहजीवी वृद्धि के अनाज को यूटेक्टिक क्लस्टर कहा जाता है। सबमाइक्रोस्कोपिक ग्रेफाइट समुच्चय, अवशिष्ट अनपिघले ग्रेफाइट कण, प्राथमिक ग्रेफाइट परत शाखाएं, उच्च पिघलने बिंदु यौगिक और गैस समावेशन जो पिघले हुए लोहे में मौजूद होते हैं और यूटेक्टिक ग्रेफाइट के कोर हो सकते हैं, यूटेक्टिक समूहों के कोर भी हैं। चूँकि यूटेक्टिक नाभिक, यूटेक्टिक क्लस्टर के विकास का प्रारंभिक बिंदु है, यूटेक्टिक समूहों की संख्या उन कोर की संख्या को दर्शाती है जो यूटेक्टिक लौह तरल में ग्रेफाइट में विकसित हो सकते हैं। गलनक्रांतिक समूहों की संख्या को प्रभावित करने वाले कारकों में रासायनिक संरचना, पिघले हुए लोहे की मूल स्थिति और शीतलन दर शामिल हैं।
रासायनिक संरचना में कार्बन और सिलिकॉन की मात्रा का महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। कार्बन समतुल्य यूटेक्टिक संरचना के जितना करीब होता है, उतने ही अधिक यूटेक्टिक क्लस्टर होते हैं। एस एक अन्य महत्वपूर्ण तत्व है जो ग्रे कास्ट आयरन के यूटेक्टिक समूहों को प्रभावित करता है। कम सल्फर सामग्री यूटेक्टिक समूहों को बढ़ाने के लिए अनुकूल नहीं है, क्योंकि पिघले हुए लोहे में सल्फाइड ग्रेफाइट कोर का एक महत्वपूर्ण पदार्थ है। इसके अलावा, सल्फर विषम कोर और पिघल के बीच इंटरफेशियल ऊर्जा को कम कर सकता है, ताकि अधिक कोर को सक्रिय किया जा सके। जब डब्ल्यू (एस) 0.03% से कम होता है, तो यूटेक्टिक समूहों की संख्या काफी कम हो जाती है, और टीकाकरण का प्रभाव कम हो जाता है।
जब Mn का द्रव्यमान अंश 2% के भीतर होता है, तो Mn की मात्रा बढ़ जाती है, और यूटेक्टिक समूहों की संख्या तदनुसार बढ़ जाती है। एनबी पिघले हुए लोहे में कार्बन और नाइट्रोजन यौगिक उत्पन्न करना आसान है, जो यूटेक्टिक समूहों को बढ़ाने के लिए ग्रेफाइट कोर के रूप में कार्य करता है। Ti और V यूटेक्टिक समूहों की संख्या को कम करते हैं क्योंकि वैनेडियम कार्बन सांद्रता को कम करता है; टाइटेनियम सल्फाइड बनाने के लिए टाइटेनियम आसानी से एमएनएस और एमजीएस में एस को पकड़ लेता है, और इसकी न्यूक्लियेशन क्षमता एमएनएस और एमजीएस जितनी प्रभावी नहीं है। पिघले हुए लोहे में N से गलनक्रांतिक समूहों की संख्या बढ़ जाती है। जब एन सामग्री 350 x10-6 से कम है, तो यह स्पष्ट नहीं है। एक निश्चित मान से अधिक होने के बाद, सुपरकूलिंग बढ़ जाती है, जिससे यूटेक्टिक क्लस्टर की संख्या बढ़ जाती है। पिघले हुए लोहे में ऑक्सीजन आसानी से विभिन्न ऑक्साइड समावेशन को कोर के रूप में बनाती है, इसलिए जैसे-जैसे ऑक्सीजन बढ़ती है, यूटेक्टिक क्लस्टर की संख्या बढ़ जाती है। रासायनिक संरचना के अलावा, यूटेक्टिक पिघल की मूल स्थिति एक महत्वपूर्ण प्रभावशाली कारक है। उच्च तापमान बनाए रखने और लंबे समय तक ज़्यादा गरम करने से मूल कोर गायब हो जाएगा या घट जाएगा, यूटेक्टिक समूहों की संख्या कम हो जाएगी और व्यास बढ़ जाएगा। टीकाकरण उपचार से मूल स्थिति में काफी सुधार हो सकता है और गलनक्रांतिक समूहों की संख्या में वृद्धि हो सकती है। शीतलन दर का यूटेक्टिक समूहों की संख्या पर बहुत स्पष्ट प्रभाव पड़ता है। शीतलन जितना तेज़ होगा, यूटेक्टिक क्लस्टर उतने ही अधिक होंगे।

5. यूटेक्टिक समूहों की संख्या सीधे यूटेक्टिक अनाज की मोटाई को दर्शाती है। सामान्य तौर पर, बारीक दाने धातुओं के प्रदर्शन में सुधार कर सकते हैं। समान रासायनिक संरचना और ग्रेफाइट प्रकार के आधार पर, जैसे-जैसे यूटेक्टिक समूहों की संख्या बढ़ती है, तन्य शक्ति बढ़ती है, क्योंकि यूटेक्टिक समूहों में ग्रेफाइट शीट महीन हो जाती हैं क्योंकि यूटेक्टिक समूहों की संख्या बढ़ जाती है, जिससे ताकत बढ़ जाती है। हालाँकि, सिलिकॉन सामग्री में वृद्धि के साथ, यूटेक्टिक समूहों की संख्या में काफी वृद्धि होती है, लेकिन इसके बजाय ताकत कम हो जाती है; कच्चे लोहे की ताकत सुपरहीट तापमान (1500℃ तक) बढ़ने के साथ बढ़ती है, लेकिन इस समय, यूटेक्टिक समूहों की संख्या काफी कम हो जाती है। लंबे समय तक टीकाकरण उपचार के कारण यूटेक्टिक समूहों की संख्या में परिवर्तन कानून और ताकत में वृद्धि के बीच संबंध हमेशा एक समान प्रवृत्ति नहीं रखता है। सी और बा युक्त FeSi के साथ टीकाकरण उपचार से प्राप्त ताकत CaSi से प्राप्त शक्ति से अधिक है, लेकिन कच्चे लोहे के यूटेक्टिक समूहों की संख्या CaSi की तुलना में बहुत कम है। गलनक्रांतिक समूहों की संख्या में वृद्धि के साथ, कच्चा लोहा की सिकुड़न प्रवृत्ति बढ़ जाती है। छोटे भागों में सिकुड़न के गठन को रोकने के लिए, यूटेक्टिक समूहों की संख्या को 300 ~ 400 / सेमी 2 से नीचे नियंत्रित किया जाना चाहिए।

6. ग्रेफाइटाइज्ड इनोकुलेंट्स में सुपरकूलिंग को बढ़ावा देने वाले मिश्र धातु तत्वों (सीआर, एमएन, एमओ, एमजी, टीआई, सीई, एसबी) को जोड़ने से कच्चा लोहा के सुपरकूलिंग की डिग्री में सुधार हो सकता है, अनाज को परिष्कृत किया जा सकता है, ऑस्टेनाइट की मात्रा बढ़ सकती है और इसके निर्माण को बढ़ावा मिल सकता है। मोती जैसा अतिरिक्त सतह सक्रिय तत्वों (Te, Bi, 5b) को ग्रेफाइट वृद्धि को सीमित करने और ग्रेफाइट आकार को कम करने के लिए ग्रेफाइट नाभिक की सतह पर सोख लिया जा सकता है, ताकि व्यापक यांत्रिक गुणों में सुधार, एकरूपता में सुधार और संगठनात्मक विनियमन को बढ़ाने के उद्देश्य को प्राप्त किया जा सके। इस सिद्धांत को उच्च कार्बन कच्चा लोहा (जैसे ब्रेक पार्ट्स) के उत्पादन अभ्यास में लागू किया गया है।