Malmist on raua-süsiniku sulam, mille süsinikusisaldus on suurem kui 2,11% (üldiselt 2. 5-4%). See on mitme elemendiga sulam, mille peamised komponendid on raua, süsinik ja räni, ja sisaldab rohkem lisandeid, näiteks mangaan, väävel ja fosfor kui süsinikteras. Mõnikord võib malmi mehaaniliste ja keemiliste omaduste parandamiseks lisada sulami malmi saamiseks teatud kogus legeerivaid elemente.
Malmist erinevate grafiidi vormide kohaselt võib malmist jagada järgmisteks tüüpideks:
1. hall malmist
Grafiit malmist eksisteerib helvestega.
2. tempermitatav malmist
Grafiit malmist eksisteerib flokuitides. See saadakse pikka aega kõrgel temperatuuril teatud koguse valge malmist. Selle mehaanilised omadused (eriti sitkus ja plastilisus) on kõrgemad kui halli malmist, seega nimetatakse seda tavaliselt tempermitavaks malmist.
3. kõrgtugev malmist
Grafiit malmist eksisteerib sfääriliselt. See saadakse pärast sfääristamisravi enne sula raua valamist. Seda tüüpi malmist ei ole mitte ainult kõrgemad mehaanilised omadused kui hallil malmist ja tempermalmisel malmist, vaid sellel on ka lihtsam tootmisprotsess kui tempermalmis malmil ja selle mehaanilisi omadusi saab kuumtöötlemisel veelgi parandada, seega on selle kasutamine tootmisel muutumas üha ulatuslikumaks.
Grafiidi naftakoksi mõju eri tüüpi malmist saab analüüsida järgmistest aspektidest:
1. mõju halli malmist:
Grafiit hallis malmist on helveste kujul. Helveste grafiidi tugevus, plastilisus ja sitkus on peaaegu null. Grafiidi olemasolu on samaväärne aukude ja mikrokrakkide olemasoluga. See mitte ainult ei hävita maatriksi järjepidevust ja vähendab maatriksi efektiivse jõu pindala, vaid moodustab ka grafiidi helbe otsas pingekontsentratsiooni, põhjustades materjali rabe murru. Seetõttu on halli malmi tõmbetugevus ja plastilisus madal, kuid survetugevus, kõvadus ja kulumiskindlus sõltuvad peamiselt maatriksist. Grafiidi olemasolu mõjutab neid vähe. Halli malmi survetugevus on üldiselt 3-4 korduvalt tõmbetugevusest.
2. Mõju kõrgusele rauale:
Kõrvalises rauas olev grafiit on sfääriline, millel on metalli maatriksile vähe lõikamist, muutes maatriksi pidevamaks ja venitamisest põhjustatud pingekontsentratsiooni nähtus väheneb märkimisväärselt, suurendades sellega maatriksi tugevuse kasutamise määra 30%-lt ~ 50%-lt halli malmist rauast 70%~ 90%-ni. See muudab kõrgtugeva raua tõmbetugevuse, plastilisuse, sitkuse ja väsimustugevuse mitte ainult kõrgemad kui teised valatud triikrauad, vaid ka võrreldavad vastavate konstruktsioonidega terasega.
3. Mõju vermikulaarsele malmist:
Vermikulaarses malmist sisalduv grafiit on ussikujuline. Sellel grafiidi vormis on metalli maatriksile vähem lõikamismõju kui helbe grafiidil, kuid suurem kui sfääriline grafiidi. Vermikulaarse malmi mehaanilised omadused on halli malmi ja plastilise malmi vahel. Sellel on hea tugevus ja sitkus, säilitades samal ajal halli malmi hea valamise jõudluse ja vibratsiooni neeldumise.
4. keemiline kompositsiooni kontroll:
Karbisaatorina kasutatakse grafiidi naftakoksi ja selle lämmastiku sisaldus mõjutab malmi jõudlust märkimisväärselt. Iga lämmastikusisalduse suurenemise korral saab halli malmi tugevust suurendada 5–7MPa ja karedust saab suurendada 3 -ni 4HBW -ni. Õige kogus lämmastikku võib lühendada grafiidihelveste pikkust, suurendada paindumisastet, passiivset otste astet, vähendada kuvasuhet, stabiliseerida maatriksi pärlit, täpsustada terade struktuuri ning parandada valamise tõmbetugevust ja kõvadust. Kui malmist lämmastikusisaldus ületab kriitilist punkti (mida tavaliselt peetakse umbes 140 ppm), tekivad valamisel lämmastiku poorid.
5. Mõju grafiidi morfoloogiale:
Grafiitide naftakoksi kasutamine võib mõjutada malmist sisaldava grafiidi morfoloogiat ja mõjutada seega malmi jõudlust. Näiteks võib sobiv kogus lämmastikku soodustada grafiidi sfääristamist, vähendada hiilimiskiirust ja suurendada valamiste kalduvust moodustada kahanemisõõnsusi ja kokkutõmbumist.
Kokkuvõtlikult kajastub grafiidi naftakoksi mõju eri tüüpi malmistüüpidele peamiselt grafiidi morfoloogia muutumisel, keemilise koostise kontrolli ja malmi lõplike mehaaniliste omadustega. Erinevat tüüpi malmist on grafiidi naftakoksi elemendisisalduse suhtes erinev tundlikkus, seega on tegeliku toodangu korral vaja valida sobiv grafiidi naftakoks vastavalt konkreetsele malmistüübile ja jõudlusnõuetele.
