残留マグネシウムの高低がダクタイル鋳鉄の過剰な黒鉛直径と黒鉛ブルーミング欠陥にどのような影響を与えるか

ダクタイル鋳鉄製造における残留マグネシウム含有量は、「最適範囲範囲」(組成とプロセスによって異なりますが、通常約 0.04% ～ 0.055%) 内で正確に制御する必要があります。この範囲からの逸脱は、高すぎても低すぎても黒鉛の形態の劣化を引き起こす可能性がありますが、その発現と基本的なメカニズムはまったく異なります。

1、 残留マグネシウム含有量が低いことの影響は、残留マグネシウム含有量が球状化に必要な最小臨界値（一般に約 0.03% ～ 0.035%）より低いことであり、これが黒鉛の花状欠陥の最も直接的かつ根本的な原因であり、黒鉛直径への影響は二次的です。グラファイトの開花に決定的な影響を与える基本的なメカニズムは、マグネシウム元素の中心的な役割は、グラファイト成長の結晶表面に吸着し、層状成長の性質を抑制し、等方性成長を強制して球形を形成することである。残留マグネシウム量が不足すると、黒鉛成長後期、特に共晶凝固後期においてこの吸着抑制効果が得られなくなる。欠陥の形成: 拘束されていないグラファイトは急速で不安定な成長モードを回復し、すでに形成されている球状のグラファイトが破裂して変形し、その結果、内部が空洞になり、破裂またはサンゴのようなエッジが生じます。これが典型的な「開花グラファイト」です。これは、球状化が本質的に失敗したことを示しています。グラファイトの直径に対する間接的な影響: 残留マグネシウムが不足寸前であるが完全に破壊されていない局所領域では、有効な核形成コアの減少により、少数の残留グラファイト球が大きくなる可能性があります。しかし、この場合のより顕著な特徴は、多量の非球形黒鉛（虫状、花状）の出現であり、黒鉛の単純な粗さはその主な現れではない。 ·残留マグネシウムが低下する一般的な原因は、元の溶鉄に含まれる硫黄含有量が高く、マグネシウムが過剰に消費されることです。球状化剤添加量の計算不足、または反応吸収率が低い。球状化処理後の溶鉄の滞留時間は長すぎ、マグネシウムの劣化が著しくなります。溶鉄中には鉛やビスマスなどの強力な妨害元素が含まれており、マグネシウムの球状化効果を中和します。要約: 残留マグネシウムが少ないと球状化能力が失われ、グラファイトの開花が直接促進されます。

2、 過剰な残留マグネシウム含有量の影響は最適範囲より大幅に高く（0.06％〜0.07％を超えるなど）、主に開花にはつながりませんが、一連の間接的な影響を通じて、他の重大な鋳造欠陥を伴う過剰（粗大）グラファイト直径を促進する重要な要因になります。グラファイトの直径が大きすぎる（粗い）場合の間接的な促進メカニズムは、インキュベーション効果を弱め、核生成コアを減少させることです。マグネシウムは強力な抗黒鉛化（白化）元素です。マグネシウムが過剰に残留すると、溶鉄の過冷却傾向が著しく増加します。これにより、従来のフェロシリコン接種剤によって提供される不均一なコアが安定して機能することが困難になり、その結果、「インキュベーション応答」が低下します。直接的な結果は、グラファイトの球状核の数の減少です。総炭素含有量が一定であるという前提の下では、コアの数が少ないほど、各グラファイト ボールのサイズは大きくなり、粗大ではあるが比較的丸いグラファイト ボールが形成される可能性があります。メカニズム 2: 不適切なプロセス調整が引き起こされる。高マグネシウムによって引き起こされる白化傾向に対抗するために、オペレータは炭素当量（特にシリコン含有量）を増やすか、過剰なインキュベーションを強いられる場合があります。高炭素当量条件下では、特に厚く大きなセクションの冷却が遅い場合、グラファイトの粗大成長に好ましい条件が提供されます。マグネシウムはグラファイトの形態に大きな影響を与える可能性があり、グラファイト球の真円度を低下させ、塊状または不規則なグラファイトを生成しやすくする可能性がありますが、通常は典型的な爆発的なブルームを直接形成することはありません。スラグ混入のリスクは、他の重大なプロセス問題により劇的に増加しています。過剰なマグネシウムは酸素や硫黄と反応して MgO や MgS などのスラグを生成する傾向があり、これらが鋳物に圧延されてスラグ混入欠陥を形成する可能性があります。収縮傾向の激化：高マグネシウムは鉄液のようにペーストの凝固範囲を広げ、収縮の補充を妨げ、微小収縮傾向を大幅に増加させ、鋳物の密度に深刻な影響を与えます。流動性が低下し、収縮が増大。

概要: 過剰な残留マグネシウムは、「核生成の阻害と球の数の減少」を通じて間接的に黒鉛の粗大化を引き起こし、スラグの混入や収縮などの一連の悪性副作用をもたらします。

3、 残留マグネシウムの「適切だが減少する」影響は、実際の生産で遭遇する最も一般的なシナリオであり、過剰なグラファイト直径につながります。これは、「有効マグネシウム含有量」の動的変化の重要性を明らかにしています。出発点: 球状化処理の終了時、残留マグネシウムは最適な範囲にあり、完全に育成され、黒鉛球は小さく、丸く、豊富に存在します。衰退過程：処理終了から鋳物の凝固に至るまで、溶銑は滞留し、「球状化衰退」（マグネシウム元素の焼けや浮遊）や「孵化衰退」（核形成核の溶解や破壊）が起こります。・欠陥形成メカニズム：有効残留マグネシウム量が徐々に減少し、黒鉛成長の拘束が弱まる。有効な核形成コアの数は時間の経過とともに減少します。 2 つの重ね合わせ効果: 残留マグネシウムが開花を引き起こす「臨界点」に達する前に、残りのグラファイト球は、緩和された制約と十分な炭素源の条件下で成長を続け、最終的には粗大なサイズだがまだ許容可能な形態 (グレード 6 またはさらに粗いなど) のグラファイトを形成します。減少が続くと、球状化と開花が不十分になる方向にスライドします。

最終的な実践的ガイダンスの概要の中心的な目的は、残留マグネシウムを目標値に制御することだけでなく、注湯プロセス全体を通してその有効性と安定性を確保することでもあります。開花の防止（マグネシウム不足の防止が鍵）：元の溶銑の硫黄分を厳密に低減し、安定させます。球状化剤を十分かつ正確に添加するようにしてください。球状化後の滞留時間を最小限に抑え、素早い注湯を実現します。粗大化の防止 (効果的な核生成とマグネシウムのバランスを維持するための鍵): 効率的で老化防止の後期インキュベーション技術 (フロー接種やモールド内接種など) を使用して、新鮮な核生成コアを継続的に提供することが、グラファイトの劣化を防ぎ、精製する最も効果的な方法です。 「保険」のために残留マグネシウム含有量をやみくもに増やすことを避けることは、収縮、スラグの混入、および黒鉛の粗大化に向かう​​分岐点になります。厚肉・大断面の場合は、炭素当量設計や冷却条件などを総合的に最適化する必要があります。つまり、「硫黄の安定化、マグネシウムの制御（適度な）、迅速な注入、強力な接種後」が、黒鉛の開花や粗大化を回避しながら高品質のダクタイル鋳鉄組織を得る重要なプロセス基準です。