Karburiseerivate ainete lahustumiskiirus sulas rauas määrab otseselt nende imendumise efektiivsuse ja lõpliku absorptsioonikiiruse.
See on keeruline füüsikalis-keemiline protsess, mida mõjutavad peamiselt järgmised tegurid:
Karburiseerivate ainete lahustumiskiirust mõjutavad peamised tegurid on loetletud tähtsuse järjekorras:
I. Temperatuur (soojustegur)
See on kõige olulisem ja olulisem tegur.
• Põhimõte: Karburiseerivate ainete lahustumine sularauaks on endotermiline protsess, mis nõuab suure hulga soojuse neelamist.
Kõrgem temperatuur tähendab:
Sula raua madalam viskoossus: parem voolavus, mis on kasulik süsinikuaatomite konvektsioonile ja difusioonile.
Süsinikuaatomite suurenenud aktiivsus: suurem kineetiline energia, mis hõlbustab karburiseeriva aine pinnalt eraldumist ja sularaua sisemusse difundeerumist.
Kiirendatud tahke{0}}liidese reaktsioon: kõrgem temperatuur tagab tugevama termodünaamilise liikumapaneva jõu.
• Mõjumuster: lahustumiskiirus suureneb järsult temperatuuri tõustes.
Üle 1500 kraadi on lahustumiskiirus mitu korda kiirem kui 1400 kraadi juures.
II. Karburiseerivate ainete materjaliomadused
1. Grafitiseerimise aste:
• Tugevalt grafitiseeritud karburiseerivad ained: nende süsinikuaatomid on paigutatud järjestatud grafiitlehe struktuuri, mis sarnaneb malmi grafiidi struktuuriga, seega on sulamalmiga parem märguvus.
Sularaud võib kergemini "märjaks" grafiidilehtede vahedesse, pannes need kiht-kihi haaval maha kooruma, mille tulemuseks on kiirem lahustumiskiirus.
• Mitte-grafitiseeritud (nt kaltsineeritud naftakoks): süsiniku struktuur on korrastamata ja tihe, mille tulemuseks on halb märguvus sularauaga. Sula raual on raskusi läbitungimisega ja lahustumine sõltub peamiselt aeglasest pinnalahustumisest, mis põhjustab aeglase kiiruse.
2. Osakeste suurus ja kuju:
• Osakeste suurus: on olemas optimaalne osakeste suuruse vahemik (tavaliselt 1-5 mm).
Liiga peened osakesed: hõljuvad kergesti vedeliku pinnal, mille tulemuseks on tõsine põletus-ja lühike tegelik kokkupuuteaeg sularauaga.
Liiga suured osakesed: väike kogupindala ja vajuvad kergesti põhja, mille tulemuseks on väike kokkupuutepind sularauaga ja pikk lahustumisaeg.
• Poorsus: poorsed lahtised karburiseerivad ained (nagu mõned madala-kvaliteediga karburiseerivad ained) pakuvad sularauale rohkem läbitungimiskanaleid, mille tulemuseks on kiire esmane lahustumine, kuid kiire põlemise{1}} tõttu võivad neeldumiskiirused väheneda.
III.Sularaud seisukord
1. Sula raua keemiline koostis:
• Süsinikküllastus: mida lähemal on sularaua süsinikusisaldus selle küllastuskontsentratsioonile (määratud süsiniku ekvivalendiga CE), seda nõrgem on süsiniku lahustumise "tõukejõud" ja seda aeglasem on lahustumiskiirus.
• „Blokeerivad” elemendid:
Räni (Si): peamine blokeeriv element.
Räni vähendab süsiniku lahustuvust sulas rauas ja adsorbeerub karburiseeriva aine pinnale, moodustades blokeeriva kihi, mis vähendab oluliselt lahustumiskiirust. See on oluline põhjus, miks süsinik tuleb lisada enne räni.
Mangaan (Mn): omab väiksemat mõju ja võib isegi kaudselt kõrvaldada väävli kahjulikud mõjud, reageerides väävliga, moodustades MnS.
• Reklaamielemendid:
Väävel (S): pinnal reageerib väävel süsinikuga või muudab pindpinevust, takistades lahustumist.
Veelgi olulisem on see, et väävel vähendab oluliselt sularaua märguvust rekarburisaatoritega (eriti grafiitse süsinikuga), toimides tugeva lahustumiskiiruse inhibiitorina.
2. Sula raua voolamine ja segamine:
• Põhimõte: tugev konvektsioon ja segamine võivad:
Eemaldage kiiresti recarburisaatori pinnalt küllastunud süsinik{0}}rikas kiht, paljastades uued pinnad jätkuvaks lahustumiseks.
Vältige recarburisaatori aglomeerumist ja settimist, tagades selle ühtlase jaotumise sulas rauas.
• Meetod: elektromagnetiline segamine keskmise sagedusega{0}}induktsioonahjus on äärmiselt tõhus meetod.
Ka käsitsi segamisel on teatud mõju.
IV. Toimimisprotsess
1. Lisamismeetodid:
• Alumine lisand: Recarburiser on kaetud ahju laenguga ja hakkab aeglaselt lahustuma alates sularaua sulamise esimesest hetkest. See meetod pakub kõige pikemat efektiivset lahustumisaega ja seda kasutatakse suhteliselt madalal-temperatuuril, mille tulemuseks on minimaalne-põlemine ning kõrgeim üldine lahustumis- ja neeldumistõhusus.
• Kesk{0}}Tsükli lisamine: lisatakse siis, kui sulakogum on juba olemas, vältides esialgset põlemist-. Lahustumine põhineb elektromagnetilisel segamisel, mille tulemuseks on kiirem kiirus.
• Pinna piserdamine: halvim meetod.
Kui karburaatorid puutuvad kokku kõrgete temperatuuride ja õhuga, põleb märkimisväärne kogus ära ja need hõljuvad pinnal, jätmata tõhusat kontakti sularauaga, mille tulemuseks on äärmiselt madal efektiivne lahustumiskiirus.
Nende tegurite süstemaatilise mõistmise ja kontrollimisega saab karburaatorite lahustumiskiirust oluliselt parandada, saavutades seeläbi tõhusa, stabiilse ja odava{0}}karburiseerimise efekti.
