Zliatina vápnika a kremíka (CaSi)je jadrová multifunkčná prísada pri výrobe liatiny. Prostredníctvom štyroch základných funkcií-modifikácie grafitu, deoxidácie a čistenia, zjemňovania zrna a kontroly obsahu síry-komplexne zvyšuje pevnosť, húževnatosť, opracovateľnosť a spoľahlivosť liatiny, vďaka čomu je vhodná pre špičkové-aplikácie, ako sú automobilové diely a priemyselné stroje.
Fyzikálne vlastnosti:Teplota topenia 1250-1350 stupňov, hustota 2,5-2,8 g/cm³, strieborno-sivý blok (5-30 mm) alebo prášok, vápnik ľahko prchá pri vysokých teplotách, vykazuje silnú reaktivitu a má dobrú kompatibilitu s roztaveným železom;
Hlavné výhody:Multifunkčná integrácia (sferoidizácia + deoxidácia + rafinácia), pridaním 0,2 %-0,5 % na tonu liatiny môže dosiahnuť viacrozmerné zlepšenie výkonu s výraznou nákladovou efektívnosťou;
Hlavný mechanizmus zo zliatiny kremíka a vápnika zlepšujúci výkon liatiny
(1) Modifikácia grafitu: od „vločiek“ po „sféroid“, húževnatosť sa zdvojnásobí
Mechanizmus účinku:
Kremík zvyšuje aktivitu uhlíka v roztavenom železe a podporuje nukleáciu grafitu; Vápnik ako sféroidizačné činidlo sa adsorbuje na povrchu grafitových jadier, inhibuje rast vločiek a riadi tvorbu guľôčkovitého/červovitého- grafitu;
Kľúčová reakcia:
Vápnik sa spája so sírou a kyslíkom, čím sa eliminuje ich interferencia s sféroidizáciou grafitu, zatiaľ čo generovaný CaC₂ môže slúžiť ako nukleačné jadro grafitu.
(2) Deoxidácia a čistenie: Zníženie inklúzií a zlepšenie čistoty.
Mechanizmus účinku:
Kremík reaguje s kyslíkom: Si + 2FeO → SiO₂ + 2Fe. Hustota generovaného SiO₂ je 2,65 g/cm³, oveľa nižšia ako hustota roztaveného železa (7,1 g/cm³), vďaka čomu sa ľahko vznáša a tvorí trosku.
Vápnikom{0}}zvýšená deoxidácia:
2Ca + O₂ → 2CaO. Vápnik má silnejšiu afinitu ku kyslíku ako kremík, ktorý dokáže odstrániť stopové množstvá zvyškového kyslíka v roztavenom železe. Súčasne reaguje s Al₂O₃ za vzniku kompozitných inklúzií s nízkym -bodom topenia- (CaO・Al₂O₃), čo uľahčuje separáciu.
(3) Zjemnenie zrna: Zjemňuje mikroštruktúru, vyrovnáva pevnosť a húževnatosť.
Mechanizmus účinku:
Drobné častice (ako je CaS, SiO₂) v kremíkových{0}}zliatinách vápnika pôsobia ako heterogénne nukleačné miesta, ktoré počas tuhnutia liatiny podporujú tvorbu mnohých jemných zŕn, a nie niekoľkých hrubých zŕn.
Posilnenie hraníc zŕn:
Rafinované zrná zvyšujú počet hraníc zŕn na jednotku objemu, bránia pohybu dislokácie a rozptylu napätia, čím zlepšujú celkový výkon materiálu.
(4) Kontrola síry: Odstraňuje krehkosť za tepla a zlepšuje výkon obrábania
Mechanizmus účinku:
Vápnik prednostne reaguje so sírou: Ca + FeS → CaS + Fe. CaS má teplotu topenia 2450 stupňov, je nerozpustný v roztavenom železe, vyzráža sa ako pevné častice a pláva na troske, čím úplne eliminuje škodlivé účinky síry.
Kľúčová hodnota:
Zabraňuje FeS (teplota topenia 1190 stupňov) vo vytváraní súvislej siete na hraniciach zŕn, čím sa eliminuje jav „krehkosti za tepla“.
Kľúčové kontrolné body používania:
Načasovanie pridania:Pridať do tvárnej liatiny po sféroidizácii a pred očkovaním; pridať do sivej liatiny 5-10 minút pred poklepaním, aby sa zabezpečila dostatočná reakcia.
Spôsob pridávania:PridaťCaSi Hrudkaprodukty priamo; pridaťSiCa prášokprodukty prostredníctvom inokulátora; pridaťCaSi jadrový drôtprodukty pomocou podávača drôtu (rýchlosť 3-5 m/s), aby sa predišlo strate vápnika prchaním.
Kontrola dávkovania: Excessive addition (>0.5%) will lead to excessively high cast iron hardness (HB>250), čím sa zvyšuje náročnosť spracovania. Vyžaduje sa presné ovládanie podľa typu liatiny.
