Kadar pelarutan agen pengkarbonan dalam besi cair secara langsung menentukan kecekapan penyerapan dan kadar penyerapan akhir.
Ini adalah proses fizikokimia yang kompleks, terutamanya dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut:
Berikut adalah faktor utama yang mempengaruhi kadar pembubaran ejen karburasi, disenaraikan mengikut urutan kepentingan:
I. Suhu (Faktor Terma)
Ini adalah faktor yang paling penting dan penting.
• Prinsip: Pembubaran agen pengkarbonan ke dalam besi cair adalah proses endotermik, memerlukan penyerapan sejumlah besar haba.
Suhu yang lebih tinggi bermakna:
Kelikatan besi cair yang lebih rendah: kecairan yang lebih baik, yang bermanfaat untuk perolakan dan resapan atom karbon.
Peningkatan aktiviti atom karbon: tenaga kinetik yang lebih besar, menjadikannya lebih mudah untuk ditanggalkan daripada permukaan agen pengkarbonan dan meresap ke bahagian dalam besi cair.
Tindak balas antara muka pepejal-dipercepatkan: suhu yang lebih tinggi memberikan daya penggerak termodinamik yang lebih kuat.
• Corak Pengaruh: Kadar pelarutan meningkat secara mendadak dengan peningkatan suhu.
Di atas 1500 darjah , kadar pembubaran adalah beberapa kali lebih cepat daripada pada 1400 darjah .
II. Sifat Bahan Ejen Carburizing
1. Darjah Grafitisasi:
• Agen pengkarbonan bergrafit tinggi: Atom karbonnya disusun dalam struktur kepingan grafit yang tersusun, serupa dengan struktur grafit dalam besi tuang, dengan itu menunjukkan kebolehbasahan yang lebih baik dengan besi cair.
Besi cair boleh "membasahkan" dengan lebih mudah ke dalam celah antara kepingan grafit, menyebabkan ia terkelupas lapisan demi lapisan, menghasilkan kadar pelarutan yang lebih cepat.
• Tidak-grafit (cth, kok petroleum terkalsin): Struktur karbon tidak teratur dan padat, mengakibatkan kebolehbasahan yang lemah dengan besi cair. Besi cair mempunyai kesukaran untuk menembusi, dan pembubaran terutamanya bergantung pada pembubaran permukaan yang perlahan, yang membawa kepada kadar yang perlahan.
2. Saiz dan Bentuk Zarah:
• Saiz Zarah: Terdapat julat saiz zarah yang optimum (biasanya 1-5 mm).
Zarah yang terlalu halus: Mudah terapung pada permukaan cecair, mengakibatkan lecuran teruk-dan masa sentuhan sebenar yang singkat dengan besi cair.
Zarah terlalu besar: Jumlah luas permukaan yang kecil, dan mudah tenggelam ke bahagian bawah, menghasilkan kawasan sentuhan yang kecil dengan besi cair dan masa pelarutan yang lama.
• Keliangan: Ejen pengkarburan yang longgar dan berliang (seperti beberapa-agen pengkarbonan berkualiti rendah) menyediakan lebih banyak saluran penembusan untuk besi cair, mengakibatkan pembubaran awal yang cepat, tetapi mungkin membawa kepada kadar penyerapan bersih yang rendah akibat pembakaran yang cepat-.
III.Keadaan Besi Lebur
1. Komposisi Kimia Besi Lebur:
• Ketepuan Karbon: Semakin hampir kandungan karbon besi cair dengan kepekatan tepunya (ditentukan oleh karbon setara CE), semakin lemah "daya penggerak" untuk melarutkan karbon, dan semakin perlahan kadar pelarutan.
• Elemen "Menyekat":
Silikon (Si): Unsur penyekat utama.
Silikon mengurangkan keterlarutan karbon dalam besi cair dan menjerap ke permukaan agen pengkarbonan, membentuk lapisan penyekat yang mengurangkan kadar pelarutan dengan ketara. Inilah sebab penting mengapa karbon mesti ditambah sebelum silikon.
Mangan (Mn): Mempunyai kesan yang lebih kecil malah secara tidak langsung boleh menghapuskan kesan buruk sulfur dengan bertindak balas dengan sulfur untuk membentuk MnS.
• Elemen "Mempromosikan":
Sulfur (S): Di permukaan, sulfur bertindak balas dengan karbon atau mengubah ketegangan permukaan, menghalang pelarutan.
Lebih penting lagi, sulfur secara ketara mengurangkan kebolehbasahan besi cair dengan pengkarburisasi semula (terutama karbon grafit), bertindak sebagai perencat kuat kadar pembubaran.
2. Aliran dan Kacau Besi Lebur:
• Prinsip: Perolakan dan kacau yang kuat boleh:
Keluarkan lapisan kaya-karbon tepu dengan pantas pada permukaan pengkarburkan semula, mendedahkan permukaan baharu untuk pembubaran berterusan.
Elakkan pengkarburisasi semula daripada menggumpal dan mendap, memastikan pengedarannya seragam dalam besi cair.
• Kaedah: Kacau elektromagnet dalam relau aruhan frekuensi sederhana-adalah kaedah yang sangat berkesan.
Kacau manual juga mempunyai beberapa kesan.
IV. Proses Operasi
1. Kaedah Penambahan:
• Penambahan Bawah: Pengkarburasi semula dilindungi oleh cas relau dan mula larut perlahan-lahan dari saat pertama besi cair cair. Kaedah ini menawarkan masa pembubaran berkesan yang paling lama dan berlaku dalam kawasan suhu-yang agak rendah, mengakibatkan pembakaran minimum-mati dan kecekapan pembubaran dan penyerapan keseluruhan tertinggi.
• Pertengahan-Tambahan Kitaran: Ditambah apabila kolam cair sudah wujud, mengelakkan pembakaran awal-mati. Pembubaran bergantung pada kacau elektromagnet, menghasilkan kadar yang lebih cepat.
• Percikan Permukaan: Kaedah yang paling teruk.
Apabila karburizer terdedah kepada suhu dan udara yang tinggi, sejumlah besar terbakar, dan ia terapung di permukaan, gagal menghubungi besi cair dengan berkesan, mengakibatkan kadar pembubaran berkesan yang sangat rendah.
Dengan memahami dan mengawal faktor-faktor ini secara sistematik, kadar pembubaran karbiser boleh dipertingkatkan dengan ketara, sekali gus mencapai kesan pengkarbonan kos yang cekap, stabil dan{0}}rendah.
