Азот у агенсима за карбуризацију има значајан утицај на својства сивог ливеног гвожђа. Овај утицај је-мач са две оштрице и захтева прецизну контролу.
Уопштено говорећи, азот је елемент за јачање у сивом ливеном гвожђу, али превелике количине могу довести до кварова. Његов механизам утицаја и манифестације су следећи:
И. Позитивни ефекти азота (препоручени опсег: 70-120 ппм)
1. Промовише формирање перлита, побољшавајући снагу и тврдоћу:
• Азот стабилизује аустенит, снижава температуру трансформације перлита и повећава удео перлита у -ливеној структури, побољшавајући међуламеларни размак.
• Ово директно доводи до побољшане затезне чврстоће, тврдоће и отпорности на хабање сивог ливеног гвожђа. Типично, за сваких 10 ппм повећања азота, затезна чврстоћа се може повећати за приближно 5-10 МПа.
2. Рафинира графит:
• Азот благо инхибира раст графита, што резултира финијим и равномерније распоређеним графитним пахуљицама. Фини графит типа А- је користан за побољшање механичких својстава.
3. Смањење ферита: Азот растворен у фериту искривљује његову кристалну решетку, повећавајући тврдоћу, али смањујући пластичност. Стога, азот има тенденцију да смањи садржај ферита у као-ливеној микроструктури, промовишући перлитну матрицу.
4. Интеракција са титанијумом - „Фиксација азота“:
• Сиви ливени гвожђе често садржи трагове титанијума (Ти). Титанијум има јак афинитет према азоту, првенствено формирајући високе-тачке{2}}тачке, веома фине ТиН честице.
• Ове ТиН честице могу да делују као језгра за формирање графита, повећавајући брзину нуклеације графита и даље рафинишући микроструктуру графита, што је корисно за перформансе.
• Вишак азота постоји само као слободан азот када се титан у потпуности „потроши“.
II. Negative Effects of Nitrogen (In excess, typically >150 ппм, или када је у неравнотежи са алуминијумом/титанијумом)
1. Изазивање „порозности/пукотина изазваних азотом-“:
• Ово је најзначајнији и најопаснији недостатак. 1. **Растворљивост азота нагло опада у каснијим фазама очвршћавања гвожђа (растворљивост у чврстом гвожђу је много нижа него у течном гвожђу):** Презасићени азот се таложи и формира мехуриће.
• Ови мехурићи често постоје на еутектичким границама, манифестујући се као поткожне поре или унутрашње пукотине-као поре, значајно смањујући густину и чврстоћу одливака и потенцијално изазивајући цурење током тестирања притиска.
2. **Повећана ломљивост и смањена обрадивост:**
• Превише слободног азота раствореног у фериту озбиљно погоршава изобличење решетке, што доводи до кртости материјала и смањене ударне жилавости.
• Претерано висока тврдоћа и кртост одливака отежавају машинску обраду, убрзавају хабање алата и нарушавају квалитет обрађених површина.
3. **Ризик од "формирања графита фисура":**
• У хипереутектичком сивом гвожђу са високим еквивалентом угљеника (висока ЦЕ вредност), вишак азота је један од главних узрока графита типа Д-/Видманстаттен или још тежег ломљења графита.
• Ова морфологија графита озбиљно ломи матрицу, што доводи до оштрог погоршања чврстоће, топлотне проводљивости и обрадивости.
ИИИ. Контролне стратегије и препоруке у производњи
1. Дајте предност ниским-средствима за наугљичење са ниским садржајем НОк: За критичне компоненте и делове са танким-стинама, високе-врсте (као што су аутомобилски блокови мотора и главе цилиндра), ниско-агенси за наугљичење са ниским садржајем НОк морају се користити за контролу уноса азота на извору.
2. Мониторинг и балансирање:
• Редовно тестирајте садржај азота у растопљеном гвожђу (обично користећи анализатор топлотне проводљивости).
• Истовремено анализирати садржај титанијума (Ти) и алуминијума (Ал). Алуминијум такође фиксира азот (формирајући АлН), али је мање стабилан од ТиН. Разумевање односа Ти/Н је важно да би се обезбедило довољно титана за фиксирање азота (идеалан комбиновани азот).
3. Контролишите сировине за отпадни челични отпад: Избегавајте коришћење отпадног челика из непознатих извора који може да садржи висок ниво азота.
4. Контрола процеса: Избегавајте прекомерно мешање и продужено држање растопљеног гвожђа на високим температурама да бисте смањили апсорпцију азота.
5. Циљни опсег: За обични сиви ливени гвожђе, контрола садржаја азота на 80-120 ппм је безбедна и корисна. За сиво гвожђе високих перформанси (као што је ГЈЛ-300 и више), садржај азота треба контролисати близу горње границе овог опсега да би се искористио његов ефекат јачања. Апсолутно избегавајте прекорачење 150 ппм.
Закључак: У савременим процесима топљења{0}}базираних на отпаду, избор агенаса за поновно наугљичење директно одређује ниво садржаја азота у растопљеном гвожђу. Активно управљање азотом као кључним „елементом за легирање“, коришћењем сировина са ниским-азотним садржајем, праћењем састава и одржавањем разумне равнотеже Ти/Н, од суштинског је значаја да би се у потпуности остварио његов ефекат јачања, елиминисали дефекти изазвани азотом и доследно производили-квалитетне делове од сивог лива.
