Spike grafit, bir çiviye benzer şekilde uzatılmış, kavisli veya çatallı grafit şeklinde grafit ile karakterize edilen sünek demirde bir grafit morfoloji kusurudur.
Oluşumunun nedenleri şunlardır:
1. Sferoidizasyon tedavisi, erimiş demirdeki zararlı elemanları etkili bir şekilde nötralize edemeyen düşük artık magnezyum ve nadir toprak içeriği ile sonuçlanır.
(1) Kötü sferoidizasyon:
Sferoidizasyon sırasında, artık magnezyum ve nadir toprak içeriği düşükse veya eklenen sferoidizer miktarı yetersizse, grafit morfolojisi anormal olabilir, böylece başak şeklindeki grafit oluşturulabilir. Bunun nedeni, magnezyum ve nadir toprak elemanlarının sferoidizasyon işleminde, grafitin düzenli küreler oluşturmak için teşvik edebilen temel elementler olmasıdır. Bu elementlerin içeriği yetersizse, grafit normal olarak sferoidize edilemez, böylece sivri veya diğer düzensiz şekiller oluşturur.
(2) Kötü aşılama:
Aşılama tedavisi, grafitin çökelmesini teşvik etmek ve taneleri hassaslaştırmaktır. Eğer aşılama zayıfsa, gecikmiş grafit yağışına veya yetersiz yağışa yol açar ve ayrıca matris yapısının normal büyümesini etkileyecektir. Bu durumda, grafit uzatılmış, kavisli veya çatallı bir şekil, yani başak şeklindeki grafit oluşturabilir. Kötü aşılamaya, başak şeklindeki grafit oluşumunu daha da ağırlaştıran düşük grafit nodül sayısı ve hipoeutektik katılaşma gibi kusurlar eşlik edebilir.
Sünek demirin üretim sürecinde, sferoidizasyon ve aşılama işleminin işlem parametreleri, grafitin normal olarak küreselleşebilmesini ve tanelerin rafine edilebilmesini sağlamak için sıkı bir şekilde kontrol edilmelidir, böylece tırnak şeklindeki grafit gibi kusurların oluşmasından kaçınmalıdır.
2. erimiş demir sıcaklığı çok yüksektir veya yalıtım süresi çok uzundur, bu da grafit çekirdeklerinin çökelmesine ve çözülmesine neden olur veya grafit büyümesi bozulur.
(1) Döküm sıcaklığı çok yüksek:
Erimiş demirin yüzey aktivitesini azaltacak ve gözenekler, büzülme boşlukları ve yanık delikleri gibi kusurlar kolayca ortaya çıkacaktır. Aynı zamanda, çok yüksek bir sıcaklık, grafit çekirdeğinin çökelmesine ve daha sonra çözülmesine veya grafitin normal büyümesine müdahale etmesine neden olur, böylece sivri şekilli grafit oluşturma riskini arttırır.
(2) Erimiş demir çok uzun süre sıcak tutulur:
Grafit çekirdeğine çökelmek ve daha sonra çözmek için yeterli zaman verecektir veya diğer faktörler tarafından rahatsız edilecek ve normal olarak küreselleştirilemez, bu da başak şeklindeki grafit oluşumuna neden olur.
(3) Döküm sıcaklığı çok düşük:
Daha düşük bir döküm sıcaklığı, yoğun yapı ve yüksek mukavemetle sünek demir elde etmek için elverişli olsa da, sıcaklık çok düşükse, erimiş demirin akışkanlığı zayıf olacaktır ve gazın kaçması zor olacaktır, böylece gözenekler veya kapanımlar oluşturur. Bu gözenekler veya inklüzyonlar, grafitin anormal büyümesi için başlangıç noktası haline gelebilir ve daha sonra sivri şekilli grafit oluşturabilir.
3. Kurşun ve arsenik gibi eser elementler standardı aşar ve nadir toprak elementleri tarafından etkili bir şekilde nötralize edilmez.
(1) Kurşun:
Kurşun, demir grafit arayüzünde bileşikler oluşturabilir, grafit kürelerinin büyüme sürecini engelleyerek sivri benzeri grafit oluşumuna neden olur. Aynı zamanda, kurşun, sünek demirde kurşun kabloları kolayca oluşturur, hidrojen kucaklamasını ve stres korozyonunu indükleyerek sünek demirin kırılmasına yol açar.
(2) Arsenik:
Bir safsızlık elemanı olarak, arsenik sünek demirin gücünü ve tokluğunu azaltacak ve kırılganlığını artıracaktır. Arsenik, tahıl sınırlarında kolayca yüceltilir, küçük gözenekler ve çatlaklar oluşturur. Bu gözenekler ve çatlaklar, anormal grafit morfolojisinin tırnak benzeri grafit oluşturmasına neden olabilir.
(3) BIMUTH:
Kurşun ve arsenikten farklı olarak, bizmut eklenmesi sünek demirin mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirebilir, grafit toplarını geliştirebilir ve daha düzgün bir şekilde dağıtabilir. Bu nedenle, bizmut genellikle çivili grafit oluşumuna neden olmaz, daha ziyade sünek demirin özelliklerini iyileştirmeye yardımcı olur.
(4) Titanyum:
Titanyum sünek demirin gücünü ve tokluğunu iyileştirebilse ve mikroyapı iyileştirebilse de, titanyum ve diğer elementler arasındaki etkileşim anormal grafit morfolojisine yol açabilir. Bununla birlikte, titanyumun başak benzeri grafit oluşumuna yol açtığı spesifik mekanizma nispeten karmaşıktır ve ana etkisi değildir. Normal şartlar altında, uygun miktarda titanyum eklenmesi sünek demirin performansını iyileştirmeye yardımcı olacaktır.
Özetle, sünek demirde sivri benzeri grafit oluşumu, yukarıdaki üç nedenden etkilenir. Bu başak benzeri grafit, sünek demirin gerilme mukavemetini ve tokluğunu önemli ölçüde azaltacak, kırılganlığı artıracak ve matris yapısının sürekliliğini yok edecek ve dökümün genel performansını azaltacaktır.
