Принцип карбонизации науглероживающего агента
Науглероживающий агент, обычно используемый для чугуна, представляет собой углеродистый материал, а его основной компонент - углерод. Углеродистые материалы - это в основном графит и аморфный углерод. Графит представляет собой гексагональный кристалл. Атомы углерода в кристаллах графита слоистые. В том же слое ковалентная связь между атомами очень сильна, а сила связи очень сильна. В совокупности его сила сцепления очень слабая. Поэтому графит легко наносится и имеет очень низкую прочность. Поскольку кристалл графита имеет такие структурные характеристики, он имеет тенденцию превращаться в листовую структуру, когда растет в расплавленном чугуне. Аморфный углерод также представляет собой гексагональный чешуйчатый кристалл. Разница между аморфным углеродом и графитом заключается в том, что гексагональное расположение неполное, а расстояние между слоями немного больше.
Температура плавления углерода в элементарной форме карбюризатора составляет 3727 ℃, и он не может плавиться при температуре расплавленного железа. Следовательно, углерод в науглероживающем агенте в основном растворяется в расплавленном железе в результате растворения и диффузии. Когда WC расплавленного чугуна составляет 2,1%, графит в графитовом науглероживающем устройстве может быть непосредственно растворен в расплавленном чугуне. За исключением того, что углерод постепенно диффундирует и растворяется в расплавленном чугуне с течением времени, прямого явления неграфитового углерода практически нет. Следовательно, для карбонизации синтетического чугуна при плавке в электрической печи скорость карбонизации графита значительно выше, чем у неграфитового науглероживающего агента.
Результаты показывают, что на растворение углерода в расплавленном железе влияет перенос жидкого пограничного слоя на поверхность твердых частиц. Результаты, полученные с частицами кокса и угля, сравнивались с результатами, полученными с графитом. Было обнаружено, что скорость диффузии графитового карбюризатора в расплавленном чугуне была значительно выше, чем у частиц кокса и угля. При наблюдении частично растворенного кокса и частиц угля с помощью электронного микроскопа было обнаружено, что на поверхности образца образуется очень тонкий вязкий слой золы, который является основной причиной его диффузии и растворения в расплавленном железе.