Paduan kalsium silikon (CaSi)biasanya mengandung 20%-35% Ca dan 55%-75% Si, dan sisanya merupakan pengotor (seperti Al Kurang dari atau sama dengan 2%, Fe Kurang dari atau sama dengan 5%). Inti dari kemampuannya untuk meningkatkan kinerja besi cor terletak pada efek sinergis dari mekanisme ganda: "deoksidasi dan desulfurisasi + inokulasi dan pemurnian."
Mekanisme pemurnian besi cair:Setelah menambahkan besi cair, Ca lebih disukai bereaksi dengan O dan S untuk membentuk CaO-titik leleh-tinggi, kepadatan-rendah (titik leleh 2613 derajat ) dan CaS (titik leleh 2450 derajat ). Senyawa ini mengapung ke permukaan besi cair sebagai inklusi dan dihilangkan, mengurangi kandungan gas (H₂, N₂) dan pengotor berbahaya, sehingga memurnikan besi cair.
Mekanisme inokulasi dan penyempurnaan:Si merupakan unsur grafit inti pada besi tuang dan dapat menghambat pembentukan besi putih (Fe₃C). Secara bersamaan, partikel kecil dalam paduan silikon kalsium (seperti fase komposit CaO-SiO₂) dapat bertindak sebagai katalis untuk kristalisasi grafit. "Inti nukleasi heterogen" memurnikan butiran grafit dan struktur matriks, mengoptimalkan struktur mikro besi cor.
Pengaruh Paduan SilikonKalsium terhadap Peningkatan Fluiditas Besi Cor
Fluiditas besi tuang secara langsung menentukan kualitas pembentukan coran kompleks (seperti badan katup-berdinding tipis dan roda gigi presisi). Paduan SiCa meningkatkan fluiditas melalui dua jalur utama:
Mengurangi tegangan permukaan dan viskositas besi cair:
Data eksperimen menunjukkan bahwa menambahkan 0,2%-0,5% paduan silikon-kalsium (ukuran 10-30mm) ke besi tuang kelabu dapat mengurangi tegangan permukaan besi cair dari 1,8N/m menjadi 1,5-1,6N/m (pengurangan 10%-15%), mengurangi viskositas sekitar 20%, dan meningkatkan fluiditas sebesar 15%-20%, memastikan integritas coran rongga kompleks dan mengurangi cacat seperti "pengisian tidak lengkap" dan "penutup dingin";
Mengoptimalkan titik leleh dan morfologi inklusi besi cair:
Si dapat menurunkan suhu eutektik besi tuang (dari 1153 derajat menjadi 1140-1145 derajat ), sehingga memperpanjang waktu penahanan cairan besi cair; Ca dapat melunakkan inklusi tajam pada besi cair. Inklusi Al₂O₃ diubah menjadi inklusi komposit CaO-Al₂O₃-SiO₂ berbentuk bola, sehingga mengurangi resistensi terhadap aliran besi cair.
Aplikasi khas:
Saat memproduksi komponen besi cor kelabu berdinding tipis-dengan ketebalan dinding 3-5mm, penambahan inokulan silikon-kalsium meningkatkan hasil pengecoran dari 75% menjadi lebih dari 92%, dan meningkatkan efisiensi pencetakan sebesar 30%.
Optimalisasi Sifat Mekanik Besi Cor dengan Kalsium-Paduan Silikon
| Tipe Besi Cor | Jumlah Penambahan Kalsium Silikon | Peningkatan Kekuatan Tarik | Kekerasan (HB) Meningkat | Ketangguhan Dampak Meningkat | Prinsip Kerja Inti |
|---|---|---|---|---|---|
| Besi Cor Abu-abu | 0.3%-0.6% | 10%-18% | 8%-12% | 20%-30% | Memurnikan grafit serpihan, mengurangi efek pemotongannya pada matriks. |
| Besi Cor Ulet | 0,4%-0,8%(Gunakan bersama dengan bahan spheroidizing) | 15%-25% | 10%-15% | 25%-40% | Mempromosikan spheroidisasi grafit (meningkatkan laju spheroidisasi dari 80% menjadi lebih dari 95%), mengoptimalkan rasio ferit/perlit. |
| Besi Cor Mallokarit | 0.2%-0.4% | 8%-15% | 5%-10% | 30%-50% | Menekan pembentukan besi putih dan menghaluskan butiran perlit. |
Optimalisasi Kualitas Pengecoran Besi Cor dengan Kalsium-Paduan Silikon
Pengurangan Cacat Porositas dan Penyusutan
Pengendalian Porositas:
Efek deoksidasi dan desulfurisasi paduan kalsium silikon dapat mengurangi kandungan oksigen dalam besi cair dari 80-100ppm menjadi 30-50ppm dan kandungan hidrogen dari 5-8ppm menjadi 2-3ppm, sehingga mengurangi porositas bagian besi cor dari 8%-12% menjadi 3%-6% (pengurangan 30%-50%).
Kontrol Penyusutan:
Efek inokulasi paduan kalsium-silikon mendorong eksudasi grafit. Ekspansi volume selama kristalisasi grafit (kira-kira 2%) dapat mengkompensasi penyusutan pemadatan besi cair, mengurangi "rongga penyusutan terkonsentrasi" dan "porositas penyusutan tersebar", yang sangat cocok untuk coran berdinding tebal (seperti blok silinder besi tuang).
Meningkatkan Kualitas Permukaan Coran
Pemurnian Butir Permukaan:
Kalsium silikon menghaluskan butiran permukaan coran, mengurangi kekasaran permukaan (Ra) dari 6,3 μm menjadi 3,2-1,6 μm, sehingga mengurangi pemesinan selanjutnya dan menurunkan biaya pemrosesan.
Menekan Cacat Permukaan:
Ca dapat membentuk lapisan oksida CaO-SiO₂ padat pada permukaan pengecoran, mencegah besi cair bereaksi dengan pasir cetakan untuk membentuk "adhesi pasir", sekaligus mengurangi kerak oksida permukaan dan meningkatkan tingkat kualifikasi penampilan pengecoran.
Poin Penting dan Rekomendasi Pemilihan Penggunaan Kalsium-Paduan Silikon
Kontrol Proses
Pilihan Ukuran:
For large castings (>50kg),Paduan silikon kalsium kotak 10-50mmcocok untuk memastikan reaksi seragam; untuk pengecoran presisi kecil, paduan kalsium-silikon granular 5-15 mm cocok untuk mempercepat pelarutan;
Waktu Penambahan:
Untuk besi ulet, paduan kalsium-silikon harus ditambahkan 30-60 detik setelah bahan spheroidizing ditambahkan untuk menghindari reaksi dini antara Ca dan bahan spheroidizing (seperti Mg); untuk besi cor kelabu dapat ditambahkan 1-2 menit sebelum disadap untuk meningkatkan efek inokulasi;
Kontrol Jumlah:
Hindari penambahan berlebihan (misalnya melebihi 1,0%), jika tidak maka akan dihasilkan fase keras dan rapuh seperti CaC₂, yang menyebabkan penurunan ketangguhan besi tuang.
Seleksi Kelas
Besi cor kelabu biasa:
Pilih paduan silikon-kalsium jenis Ca20-Si60 (kandungan Ca 20%-25%) untuk menyeimbangkan biaya dan efek;
Besi ulet kelas atas (seperti flensa tenaga angin): Pilih paduan silikon-kalsium jenis Ca30-Si65 (kandungan Ca 28%-35%) untuk memastikan tingkat dan kemurnian spheroidisasi;
Pengecoran presisi-berdinding tipis:
Pilih paduan kalsium-aluminium silikon-rendah (Al Kurang dari atau sama dengan 1%) untuk menghindari inklusi yang dibentuk oleh Al yang mempengaruhi fluiditas.
