Spike grafiidi on kraanikauniraua grafiidi morfoloogia defekt, mida iseloomustab pikliku, kõvera või kahvliga grafiidi kuju, sarnaselt küüntega.
Selle moodustamise põhjused on järgmised:
1.Poor sfääristamisravi põhjustab madalat magneesiumi ja haruldaste muldmetallide sisaldust, mis ei saa sula raua kahjulikke elemente tõhusalt neutraliseerida.
(1) Kehv sfääristamine:
Kui sfääristamise ajal on jääkmagneesiumi ja haruldaste muldmetallide sisaldus madal või on lisatud sfäärisaatori kogus ebapiisav, võib grafiidi morfoloogia olla ebanormaalne, moodustades seega teravikukujulise grafiidi. Selle põhjuseks on asjaolu, et magneesium- ja haruldaste muldmetallide elemendid on sfääristamisprotsessi võtmeelemendid, mis võib soodustada grafiiti regulaarsete sfääride moodustamiseks. Kui nende elementide sisaldus pole piisav, ei saa grafiiti normaalselt sfääristada, moodustades seega naelu või muid ebaregulaarseid kujundeid.
(2) Halb nakatamine:
Inokulatsiooniravi on grafiidi sadestamise ja terade viimistlemise soodustamine. Kui nakatamine on halb, põhjustab see hilinenud grafiidi- või ebapiisavat sademeid ning mõjutab ka maatriksi struktuuri normaalset kasvu. Sel juhul võib grafiit moodustada pikliku, kõverdatud või kahvliga kuju, st spike-kujulise grafiidi. Halva inokuleerimisega võivad kaasneda ka sellised defektid nagu madal grafiidi sõlmede arv ja hüpoeeutektiline tahkumine, mis süvendab veelgi teravikukujulise grafiidi moodustumist.
Kõrvaga raua tootmisprotsessis tuleb sfääristamise ja inokuleerimise ravi protsessi parameetreid rangelt kontrollida, et tagada grafiidi normaalselt sfääriline ja terad on rafineeritud, vältides sellega defektide tekkimist, näiteks küünte kujuga grafiit.
2.Mola raua temperatuur on liiga kõrge või isolatsiooniaeg on liiga pikk, mille tulemuseks on grafiidi tuumade sadestamine ja lahustumine, või kui grafiidi kasv on häiritud.
(1) Valamistemperatuur on liiga kõrge:
See vähendab sula raua pinna aktiivsust ja hõlpsalt ilmuvad defektid nagu poorid, kokkutõmbuvad õõnsused ja põletusaugud. Samal ajal põhjustab liiga kõrge temperatuur grafiidi tuuma sadestumise ja seejärel lahustumise või häirib grafiidi normaalset kasvu, suurendades sellega teravikukujulise grafiidi moodustamise riski.
(2) Sularauda hoitakse liiga kaua soojas:
See annab grafiidi tuumale piisavalt aega sadestumiseks ja seejärel lahustumiseks, või häirivad seda muud tegurid ja seda ei saa normaalselt sfääristada, mille tulemuseks on teravikukujulise grafiidi moodustumine.
(3) Valamistemperatuur on liiga madal:
Kuigi madalam valamistemperatuur soodustab tiheda struktuuri ja suure tugevusega kõrgtugeva raua saamist, kui temperatuur on liiga madal, on sula raua voolavus halb ja gaasil pääseda on keeruline, moodustades sellega poorid või kaasatused. Nendest pooridest või inklusioonidest võivad muutuda grafiidi ebanormaalse kasvu lähtepunktiks ja seejärel moodustada teravikukujulise grafiidi.
3. jäljeelemendid nagu plii ja arseen ületavad standardi ja neid ei neutraliseeritakse haruldaste muldmetallidega.
(1) juht:
Plii võivad moodustada ühendeid raua-grafiidi liideses, takistades grafiidifääride kasvuprotsessi, mille tulemuseks on teravikutaolise grafiidi moodustumine. Samal ajal moodustab plii hõlpsalt plii juhtmed kõrgtugeva rauaga, kutsudes esile vesiniku omastamise ja stressi korrosiooni, põhjustades elastse raua luumurdu.
(2) Arseen:
Lisandielemendina vähendab arseen elastse raua tugevust ja sitkust ning suurendab selle rabedust. Arseen sublimeerib teravilja piirides kergesti, moodustades pisikesed poorid ja praod. Need poorid ja praod võivad põhjustada ebanormaalse grafiidi morfoloogiat küüntetaolise grafiidi moodustamiseks.
(3) vismut:
Erinevalt pliist ja arseenist võib vismuti lisamine märkimisväärselt parandada elastse raua mehaanilisi omadusi, täpsustada grafiidipalle ja muuta need ühtlasemalt jaotumaks. Seetõttu ei põhjusta vismut tavaliselt teravdatud grafiidi moodustumist, vaid aitab pigem parandada kõrgtugeva raua omadusi.
(4) Titaan:
Ehkki titaan võib parandada elastse raua tugevust ja sitkust ning parandada mikrostruktuuri, võib liigne titaan või titaani ja muude elementide vaheline interaktsioon põhjustada ebanormaalset grafiidi morfoloogiat. Spetsiifiline mehhanism, mille abil titaan viib teravikutaolise grafiidi moodustumiseni, on suhteliselt keeruline ega ole selle peamine mõju. Tavaoludes aitab sobiva koguse titaani lisamine parandada kõrgtugeva raua jõudlust.
Kokkuvõtlikult mõjutavad ülaltoodud kolm põhjust naelutaolise grafiidi moodustumist. See teravikutaoline grafiit vähendab märkimisväärselt kõrgtugeva raua tõmbetugevust ja sitkust, suurendab rabedust ja hävitab ka maatriksi struktuuri järjepidevuse, vähendades valamise üldist jõudlust.
