Seoselementtien rooli harmaavaluraudassa

1. Mangaani ja rikki
Generally speaking, sulfur is a harmful element. But for gray cast iron, a small amount of sulfur plays a very important role in the refinement of graphite core and cocrystal groups. Therefore, the sulfur content in gray cast iron should not be less than 0.06%, and it is best to keep between 0.06% and 0.08%. If the sulfur content is too high (>0,18 prosenttia ), esiintyy kaikenlaisia ​​haitallisia vaikutuksia, jotka heikentävät valun laatua.
Rikki on alkuaine, jolla on voimakas kemiallinen aktiivisuus. Kun valuraudan mangaanipitoisuus on hyvin alhainen, rikki ja rauta tuottavat yhdistettä FeS (sulamispiste 1193 astetta) ja muodostavat myös matalassa lämpötilassa sulavia sekakiteitä raudan ja hiilen kanssa (hiiltä 0,17 prosenttia, rikkiä 31,7 prosenttia, loput on rautaa, sulamispiste 975 astetta).
FeS Voidaan liuottaa täysin rautaliuokseen. Kun raudan jähmettyminen, rikki tai FeS austeniitissa ja karbonoitumiskiinteässä liuoksessa on hyvin pientä, rikastuu vähitellen jäljelle jäävässä nestefaasissa ja lopulta saostuu sulfidina, kun valuraudan rikkipitoisuus on 0,02 prosenttia, itsenäistä sulfidia voi ilmaantua.
Harmaassa valuraudassa rikin ja mangaanin affiniteetti on paljon suurempi kuin raudalla, ja MnS:n muodostuminen on vallitsevaa seuraavassa yhtälössä kuvatussa reaktiossa.
Mn plus FeS MnS plus Fe
MnS:n sulamispiste on 1620 astetta. Harmaavaluraudassa MnS on pieni ja vaaraton siniharmaa inkluusio, joka on hajallaan metallimatriisissa ja auttaa parantamaan valuraudan työstötehoa ja pidentää työkalun käyttöikää.
Harmaassa valuraudassa MnS ja FeS voivat liueta keskenään, joten mangaanin ja rikin määrä sulfidiyhdisteessä (MnFe) S vaihtelee. Rikki ja happi voivat myös olla keskenään liukoisia, joten harmaassa valuraudassa sulfiditilanne on erittäin monimutkainen, tuloksena olevat yhdisteet voidaan esittää FexMnySvOw:lla, jossa x:n, y:n, v:n ja W:n arvot muuttuvat valuraudan erityisolosuhteiden mukaan.
Viime vuosina kvantitatiivisella metallografisella analyysillä tehty tutkimus on osoittanut, että 1 cm3:n tuhkavaluraudassa on noin 43 miljoonaa MnS- ja (MnFe)S-sulkeumaa ja sulkeumien koko on 2–23 mikronia. Inkluusioiden kokonaismäärä on alle 0,01 prosenttia valuraudan painosta.
Kun rikkiä on FeS- tai kolmikiteissä, se segregoituu nestefaasissa sekakidelohkon rajapinnassa jähmettymisprosessissa, estää yhteiskiteiden ryhmän kasvua ja lisää yhteiskiteen jähmettymisen alijäähdytystä, mikä lisää valuraudan valkosuutaipumusta. Kiinteytymisen jälkeen FeS tai kolmikiteinen sekakide ryhmän rajalla tekee valuraudan mekaanisista ominaisuuksista matalat ja haurauden suureksi. Tämä on rikin haitallinen vaikutus.
Jos valurautaan lisätään riittävästi mangaania estämään FeS:n tuotantoa ja muodostamaan hienoja ja dispergoituneita sulfidiinkluusioita, rikillä on positiivinen ja hyödyllinen rooli grafiitin ydintämisessä ja kasvussa. TULOKSET Valurauta pieni kristalli pieni, grafiitti on tyyppiä A, ei tule valkoista suuta. Jotta grafiittilevyn muoto olisi tyydyttävä, harmaan valuraudan rikkipitoisuuden tulee olla vähintään 0,06 prosenttia . Rikkipitoisuus on tätä arvoa alhaisempi, ja grafiittilevyn jakautuminen valuraudassa on huono, ja siitä on helppo valmistaa valkoinen suu.
Mangaanin päätehtävä harmaavaluraudassa on rajoittaa rikkiä ja estää FeS:n muodostumista. Koska mangaanin atomipainon suhde rikkiin on 1,71. Valuraudassa muodostuneen mangaanin ja rikin MnS-ekvivalenttisuhde on 1,71. Mangn korkeampi kuin tasapaino, ns