Legura kalcijum silikona (CaSi)je osnovni multifunkcionalni aditiv u proizvodnji livenog gvožđa. Kroz četiri osnovne funkcije-modifikacije grafita, deoksidacije i pročišćavanja, rafiniranja zrna i kontrole sumpora-sveobuhvatno poboljšava snagu, žilavost, obradivost i pouzdanost livenog gvožđa, što ga čini pogodnim za vrhunske-prilike kao što su automobilski dijelovi i industrijske mašine.
Fizička svojstva:Tačka topljenja 1250-1350 stepeni, gustina 2,5-2,8g/cm³, srebrno-sivi blok (5-30mm) ili prah, kalcijum se lako ispari na visokim temperaturama, pokazuje jaku reaktivnost i ima dobru kompatibilnost sa rastopljenim gvožđem;
Osnovne prednosti:Multifunkcionalna integracija (sferoidizacija + deoksidacija + rafiniranje), dodavanje 0,2%-0,5% po toni livenog gvožđa može postići više-poboljšanje višedimenzionalnih performansi, uz značajnu isplativost;
Osnovni mehanizam silicijum kalcijum legure poboljšava performanse livenog gvožđa
(1) Modifikacija grafita: od "pahuljice" do "sferoida", žilavost se udvostručuje
Mehanizam djelovanja:
Silicijum povećava aktivnost ugljenika u rastopljenom gvožđu, promovišući nukleaciju grafita; Kalcijum, kao sredstvo za sferoidizaciju, adsorbuje se na površini grafitnih jezgara, inhibirajući rast ljuskica i vodeći formiranje sferoidnog/crvo{0}}sličnog grafita;
Ključna reakcija:
Kalcijum se kombinuje sa sumporom i kiseonikom, eliminišući njihovu interferenciju sa sferoidizacijom grafita, dok nastali CaC₂ može poslužiti kao jezgro za nukleaciju grafita.
(2) Deoksidacija i prečišćavanje: Smanjenje inkluzija i poboljšanje čistoće.
Mehanizam djelovanja:
Silicijum reaguje sa kiseonikom: Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe. Gustina stvorenog SiO₂ je 2,65 g/cm³, mnogo niža od one kod rastopljenog gvožđa (7,1 g/cm³), što ga čini lakim za plutanje i formiranje šljake.
Kalcijum{0}}pojačana deoksidacija:
2Ca + O₂ → 2CaO. Kalcijum ima jači afinitet prema kiseoniku od silicijuma, koji može ukloniti tragove zaostalog kiseonika u rastopljenom gvožđu. Istovremeno, reaguje sa Al₂O₃ da bi formirao kompozitne inkluzije niske-tačke-tačke (CaO・Al₂O₃), olakšavajući odvajanje.
(3) Rafiniranje zrna: Rafinira mikrostrukturu, balansirajući snagu i žilavost.
Mehanizam djelovanja:
Sićušne čestice (kao što su CaS, SiO₂) u legurama silicijum{0}}kalcijuma deluju kao heterogena mesta nukleacije, promovišući formiranje brojnih finih zrna umesto nekoliko krupnih zrna tokom skrućivanja livenog gvožđa.
Jačanje granica zrna:
Rafinirana zrna povećavaju broj granica zrna po jedinici zapremine, ometajući kretanje dislokacija i disperzioni napon, čime se poboljšavaju ukupni performansi materijala.
(4) Kontrola sumpora: eliminiše vruću lomljivost i poboljšava performanse obrade
Mehanizam djelovanja:
Kalcijum prvenstveno reaguje sa sumporom: Ca + FeS → CaS + Fe. CaS ima tačku topljenja od 2450 stepeni, nerastvorljiv je u rastopljenom gvožđu, taloži se kao čvrste čestice i pluta do šljake, potpuno eliminišući štetne efekte sumpora.
Ključna vrijednost:
Sprečava FeS (tačka topljenja 1190 stepeni) da formira kontinuiranu mrežu na granicama zrna, eliminišući fenomen "vruće krhkosti".
Ključne kontrolne tačke upotrebe:
Vrijeme dodavanja:Dodati u duktilno željezo nakon tretmana sferoidizacije i prije inokulacije; dodati u sivi liveni gvožđe 5-10 minuta pre tapkanja da bi se obezbedila dovoljna reakcija.
Metoda dodavanja:DodajCaSi Lumpproizvodi direktno; addSiCa prahproizvodi kroz inokulator; addCaSi žica sa jezgromproizvode pomoću dodavača žice (brzina 3-5 m/s) kako bi se izbjegao gubitak kalcija isparavanjem.
Kontrola doze: Excessive addition (>0.5%) will lead to excessively high cast iron hardness (HB>250), povećavajući poteškoću obrade. Potrebna je precizna kontrola prema vrsti livenog gvožđa.
