ধূসর ঢালাই আয়রনের প্রতিটি উপাদানের ভূমিকা সম্পর্কে কথা বলুন

 

ধূসর ঢালাই লোহা সাধারণত ব্যবহৃত উপাদান ভূমিকা

1.কার্বন এবং সিলিকন: কার্বন এবং সিলিকন হল উপাদান যা দৃঢ়ভাবে গ্রাফিটাইজেশন প্রচার করে। ধূসর ঢালাই লোহার মেটালোগ্রাফিক গঠন এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উপর তাদের প্রভাব চিত্রিত করতে কার্বন সমতুল্য ব্যবহার করা যেতে পারে। কার্বন সমতুল্য বৃদ্ধির ফলে গ্রাফাইট ফ্লেক্সগুলি মোটা হয়ে যায়, সংখ্যা বৃদ্ধি পায় এবং শক্তি এবং কঠোরতা হ্রাস পায়। বিপরীতে, কার্বনের সমতুল্য হ্রাস করা গ্রাফাইটের সংখ্যা হ্রাস করতে পারে, গ্রাফাইটকে পরিমার্জিত করতে পারে এবং প্রাথমিক অস্টিনাইট ডেনড্রাইটের সংখ্যা বৃদ্ধি করতে পারে, যার ফলে ধূসর ঢালাই আয়রনের যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যগুলি উন্নত হয়। যাইহোক, কার্বনের সমতুল্য হ্রাস করার ফলে ঢালাই কর্মক্ষমতা হ্রাস পাবে।

2. ম্যাঙ্গানিজ: ম্যাঙ্গানিজ নিজেই একটি উপাদান যা কার্বাইডকে স্থিতিশীল করে এবং গ্রাফিটাইজেশনকে বাধা দেয়। এটি ধূসর ঢালাই লোহাতে পার্লাইটকে স্থিতিশীল এবং পরিশোধন করার প্রভাব রয়েছে। Mn=0.5% থেকে 1.0% পরিসরে, ম্যাঙ্গানিজের পরিমাণ বৃদ্ধি শক্তি এবং কঠোরতা উন্নত করার জন্য সহায়ক।

3.ফসফরাস: ঢালাই লোহাতে ফসফরাসের পরিমাণ 0.02%-এর বেশি হলে, আন্তঃগ্রানাউলার ফসফরাস ইউটেকটিক হতে পারে। অস্টেনাইটে ফসফরাসের দ্রবণীয়তা খুবই কম। ঢালাই লোহা শক্ত হয়ে গেলে, ফসফরাস মূলত তরলে থাকে। যখন ইউটেটিক দৃঢ়ীকরণ প্রায় সম্পূর্ণ হয়, তখন ইউটেটিক গ্রুপগুলির মধ্যে অবশিষ্ট তরল ফেজ কম্পোজিশন টারনারি ইউটেটিক কম্পোজিশনের কাছাকাছি থাকে (Fe-2%, C-7%, P)। এই তরল পর্যায় প্রায় 955℃ এ দৃঢ় হয়। ঢালাই লোহা শক্ত হয়ে গেলে, মলিবডেনাম, ক্রোমিয়াম, টাংস্টেন এবং ভ্যানাডিয়াম ফসফরাস-সমৃদ্ধ তরল পর্যায়ে আলাদা হয়ে যায়, ফলে ফসফরাস ইউটেটিক পরিমাণ বৃদ্ধি পায়। যখন ঢালাই লোহাতে ফসফরাসের পরিমাণ বেশি থাকে, তখন ফসফরাস ইউটেক্টিকের ক্ষতিকারক প্রভাব ছাড়াও, এটি ধাতব ম্যাট্রিক্সে থাকা অ্যালোয়িং উপাদানগুলিকেও কমিয়ে দেয়, যার ফলে অ্যালোয়িং উপাদানগুলির প্রভাবকে দুর্বল করে দেয়। ফসফরাস ইউটেটিক তরল ইউটেটিক গ্রুপের চারপাশে মিশে থাকে যা দৃঢ় হয় এবং বৃদ্ধি পায় এবং দৃঢ়ীকরণ সংকোচনের সময় এটি পুনরায় পূরণ করা কঠিন এবং ঢালাইয়ের সঙ্কুচিত হওয়ার প্রবণতা বেশি থাকে।

4. সালফার: এটি গলিত লোহার তরলতা হ্রাস করে এবং ঢালাইয়ের প্রবণতা বাড়ায় গরম ফাটল। এটি ঢালাই একটি ক্ষতিকারক উপাদান. অতএব, অনেকে মনে করেন যে সালফারের পরিমাণ যত কম হবে তত ভাল। প্রকৃতপক্ষে, যখন সালফারের পরিমাণ ≤0.05% হয়, তখন এই ধরনের ঢালাই লোহা আমাদের ব্যবহার করা সাধারণ ইনোকুল্যান্টের জন্য কাজ করে না। কারণটি হ'ল টিকাটি খুব দ্রুত ক্ষয়প্রাপ্ত হয় এবং সাদা দাগগুলি প্রায়শই ঢালাইগুলিতে উপস্থিত হয়।

5. তামা: ধূসর ঢালাই লোহা উৎপাদনে তামা হল সবচেয়ে বেশি সংযোজিত সংকর উপাদান। প্রধান কারণ হল তামার গলনাঙ্ক কম (1083℃), গলানো সহজ, এবং একটি ভাল সংকর প্রভাব রয়েছে। তামার গ্রাফিটাইজেশন ক্ষমতা সিলিকনের প্রায় 1/5, তাই এটি ঢালাই লোহার সাদা ঢালাইয়ের প্রবণতা কমাতে পারে। একই সময়ে, তামা অস্টিনাইট রূপান্তরের গুরুতর তাপমাত্রাও কমাতে পারে। তাই, তামা পার্লাইটের গঠনকে উৎসাহিত করতে পারে, পার্লাইটের বিষয়বস্তু বাড়াতে পারে এবং পার্লাইটকে পরিমার্জন করতে পারে এবং এতে পার্লাইট ও ফেরাইটকে শক্তিশালী করতে পারে, যার ফলে ঢালাই লোহার কঠোরতা এবং শক্তি বৃদ্ধি পায়। তবে তামার পরিমাণ যত বেশি হবে তত ভালো। 0.2% থেকে 0.4% যোগ করা তামার উপযুক্ত পরিমাণ। প্রচুর পরিমাণে তামা যোগ করার সময়, একই সময়ে টিন এবং ক্রোমিয়াম যোগ করা কাটিং কার্যকারিতার জন্য ক্ষতিকারক। এটি ম্যাট্রিক্স কাঠামোতে প্রচুর পরিমাণে সরবাইট গঠন তৈরি করবে।

6. ক্রোমিয়াম: ক্রোমিয়ামের সংমিশ্রণ প্রভাব খুব শক্তিশালী, প্রধানত কারণ ক্রোমিয়াম যোগ করার ফলে গলিত লোহার সাদা ঢালাই হওয়ার প্রবণতা বৃদ্ধি পায় এবং ঢালাই সহজে সঙ্কুচিত হয়, ফলে বর্জ্য হয়। তাই ক্রোমিয়ামের পরিমাণ নিয়ন্ত্রণ করতে হবে। একদিকে, আশা করা যায় যে গলিত লোহাতে ঢালাইয়ের শক্তি এবং কঠোরতা উন্নত করার জন্য একটি নির্দিষ্ট পরিমাণ ক্রোমিয়াম রয়েছে; অন্যদিকে, ক্রোমিয়ামকে নিম্ন সীমাতে কঠোরভাবে নিয়ন্ত্রিত করা হয় যাতে কাস্টিংকে সঙ্কুচিত হতে না দেয় এবং স্ক্র্যাপের হার বৃদ্ধি পায়। ঐতিহ্যগত অভিজ্ঞতা বলে যে যখন আসল গলিত লোহার ক্রোমিয়ামের পরিমাণ 0.35% ছাড়িয়ে যায়, তখন এটি ঢালাইয়ের উপর মারাত্মক প্রভাব ফেলবে।

7. মলিবডেনাম: মলিবডেনাম একটি সাধারণ যৌগ গঠনকারী উপাদান এবং একটি শক্তিশালী পার্লাইট স্থিতিশীল উপাদান। এটি গ্রাফাইটকে পরিমার্জন করতে পারে। যখন ωMo<0.8%, মলিবডেনাম পার্লাইটকে পরিমার্জন করতে পারে এবং পার্লাইটে ফেরাইটকে শক্তিশালী করতে পারে, যার ফলে কার্যকরভাবে ঢালাই আয়রনের শক্তি এবং কঠোরতা উন্নত হয়।

ধূসর ঢালাই আয়রনের বেশ কয়েকটি বিষয় অবশ্যই লক্ষ্য করা উচিত

1. অত্যধিক গরম বা ধারণ করার সময় বাড়ানোর ফলে গলে বিদ্যমান ভিন্ন ভিন্ন কোরগুলি অদৃশ্য হয়ে যেতে পারে বা তাদের কার্যকারিতা হ্রাস করতে পারে, অস্টিনাইট দানার সংখ্যা হ্রাস করতে পারে।

2. টাইটানিয়াম ধূসর ঢালাই আয়রনে প্রাথমিক অস্টেনাইট পরিশোধন করার প্রভাব রয়েছে। কারণ টাইটানিয়াম কার্বাইড, নাইট্রাইড এবং কার্বনিট্রাইডগুলি অস্টিনাইট নিউক্লিয়েশনের ভিত্তি হিসাবে কাজ করতে পারে। টাইটানিয়াম অস্টেনাইটের মূল বাড়াতে পারে এবং অস্টেনাইট দানাকে মিহি করতে পারে। অন্যদিকে, যখন গলিত লোহাতে অতিরিক্ত Ti থাকে, তখন লোহাতে থাকা S Mn এর পরিবর্তে Ti এর সাথে বিক্রিয়া করে TiS কণা তৈরি করে। TiS এর গ্রাফাইট কোর MnS এর মত কার্যকর নয়। অতএব, ইউটেটিক গ্রাফাইট কোর গঠন বিলম্বিত হয়, যার ফলে প্রাথমিক অস্টেনাইটের বৃষ্টিপাতের সময় বৃদ্ধি পায়। ভ্যানডিয়াম, ক্রোমিয়াম, অ্যালুমিনিয়াম এবং জিরকোনিয়াম টাইটানিয়ামের অনুরূপ যে তারা কার্বাইড, নাইট্রাইড এবং কার্বনিট্রাইড গঠন করতে সহজ এবং অস্টেনাইট কোরে পরিণত হতে পারে।

3. ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যার উপর বিভিন্ন ইনোকুল্যান্টের প্রভাবের মধ্যে বড় পার্থক্য রয়েছে, যেগুলি নিম্নলিখিত ক্রমে সাজানো হয়েছে: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi। Sr বা Ti ধারণকারী FeSi ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যার উপর একটি দুর্বল প্রভাব ফেলে। বিরল আর্থসমৃদ্ধ ইনোকুল্যান্টগুলির সর্বোত্তম প্রভাব রয়েছে, এবং প্রভাবটি আরও তাৎপর্যপূর্ণ হয় যখন আল এবং এন-এর সংমিশ্রণে যোগ করা হয়। Al এবং Bi ধারণকারী ফেরোসিলিকন দৃঢ়ভাবে ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বৃদ্ধি করতে পারে।

4. গ্রাফাইট-অস্টেনাইট দুই-পর্যায়ের সিম্বিওটিক বৃদ্ধির দানাগুলিকে কেন্দ্র হিসাবে গ্রাফাইট নিউক্লিয়াস দিয়ে গঠিত হয় তাকে ইউটেটিক ক্লাস্টার বলে। সাবমাইক্রোস্কোপিক গ্রাফাইট সমষ্টি, অবশিষ্ট গলিত গ্রাফাইট কণা, প্রাথমিক গ্রাফাইট ফ্লেক শাখা, উচ্চ গলনাঙ্কের যৌগ এবং গ্যাসের অন্তর্ভুক্তি যা গলিত লোহাতে বিদ্যমান এবং ইউটেটিক গ্রাফাইটের কোর হতে পারে এটিও ইউটেটিক ক্লাস্টারের কোর। যেহেতু ইউটেটিক নিউক্লিয়াস ইউটেটিক ক্লাস্টারের বৃদ্ধির সূচনা বিন্দু, তাই ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা ইউটেটিক আয়রন তরলে গ্রাফাইটে বৃদ্ধি পেতে পারে এমন কোরের সংখ্যা প্রতিফলিত করে। ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যাকে প্রভাবিত করার কারণগুলির মধ্যে রয়েছে রাসায়নিক গঠন, গলিত লোহার মূল অবস্থা এবং শীতল করার হার।
রাসায়নিক সংমিশ্রণে কার্বন এবং সিলিকনের পরিমাণ একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাব ফেলে। কার্বনের সমতুল্য ইউটেটিক কম্পোজিশনের যত কাছাকাছি, তত বেশি ইউটেটিক ক্লাস্টার আছে। S হল আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান যা ধূসর ঢালাই আয়রনের ইউটেটিক ক্লাস্টারকে প্রভাবিত করে। কম সালফার উপাদান ইউটেটিক ক্লাস্টার বৃদ্ধির জন্য সহায়ক নয়, কারণ গলিত লোহার সালফাইড গ্রাফাইট কোরের একটি গুরুত্বপূর্ণ পদার্থ। উপরন্তু, সালফার ভিন্নধর্মী কোর এবং গলনের মধ্যে ইন্টারফেসিয়াল শক্তি কমাতে পারে, যাতে আরও কোর সক্রিয় করা যায়। যখন W (S) 0.03% এর কম হয়, তখন ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায় এবং ইনোকুলেশনের প্রভাব হ্রাস পায়।
যখন Mn-এর ভর ভগ্নাংশ 2%-এর মধ্যে থাকে, তখন Mn-এর পরিমাণ বৃদ্ধি পায় এবং সেই অনুযায়ী ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। Nb গলিত লোহাতে কার্বন এবং নাইট্রোজেন যৌগ তৈরি করা সহজ, যা ইউটেটিক ক্লাস্টারগুলিকে বাড়ানোর জন্য গ্রাফাইট কোর হিসাবে কাজ করে। Ti এবং V ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা কমিয়ে দেয় কারণ ভ্যানাডিয়াম কার্বনের ঘনত্ব কমায়; টাইটানিয়াম সহজেই MnS এবং MgS তে S কে ধরে টাইটানিয়াম সালফাইড গঠন করে এবং এর নিউক্লিয়েশন ক্ষমতা MnS এবং MgS এর মতো কার্যকর নয়। গলিত লোহার মধ্যে N ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বাড়ায়। যখন N বিষয়বস্তু 350 x10-6-এর কম হয়, তখন তা স্পষ্ট নয়। একটি নির্দিষ্ট মান অতিক্রম করার পরে, সুপারকুলিং বৃদ্ধি পায়, যার ফলে ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। গলিত লোহার অক্সিজেন সহজেই কোর হিসাবে বিভিন্ন অক্সাইড অন্তর্ভুক্তি গঠন করে, তাই অক্সিজেন বাড়ার সাথে সাথে ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বৃদ্ধি পায়। রাসায়নিক গঠন ছাড়াও, ইউটেটিক গলে যাওয়ার মূল অবস্থা একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রভাবক ফ্যাক্টর। দীর্ঘ সময়ের জন্য উচ্চ তাপমাত্রা এবং অতিরিক্ত উত্তাপ বজায় রাখার ফলে মূল কোরটি অদৃশ্য হয়ে যাবে বা হ্রাস পাবে, ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা হ্রাস পাবে এবং ব্যাস বৃদ্ধি পাবে। ইনোকুলেশন চিকিত্সা মূল অবস্থার ব্যাপক উন্নতি করতে পারে এবং ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বাড়াতে পারে। শীতল হওয়ার হার ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যার উপর খুব স্পষ্ট প্রভাব ফেলে। যত দ্রুত শীতল হবে, তত বেশি ইউটেটিক ক্লাস্টার আছে।

5. ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা সরাসরি ইউটেটিক দানার পুরুত্বকে প্রতিফলিত করে। সাধারণভাবে, সূক্ষ্ম শস্য ধাতুর কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে। একই রাসায়নিক সংমিশ্রণ এবং গ্রাফাইট প্রকারের ভিত্তিতে, ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে প্রসার্য শক্তি বৃদ্ধি পায়, কারণ ইউটেটিক ক্লাস্টারের গ্রাফাইট শীটগুলি ইউটেটিক ক্লাস্টারের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে সূক্ষ্ম হয়ে ওঠে, যা শক্তি বৃদ্ধি করে। যাইহোক, সিলিকন বিষয়বস্তু বৃদ্ধির সাথে, ইউটেকটিক গ্রুপের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি পায়, তবে শক্তি হ্রাস পায়; ঢালাই লোহার শক্তি সুপারহিট তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায় (1500℃), কিন্তু এই সময়ে, ইউটেটিক গ্রুপের সংখ্যা উল্লেখযোগ্যভাবে হ্রাস পায়। দীর্ঘমেয়াদী ইনোকুলেশন চিকিত্সা এবং শক্তি বৃদ্ধির কারণে ইউটেটিক গ্রুপের সংখ্যার পরিবর্তন আইনের মধ্যে সম্পর্ক সবসময় একই প্রবণতা থাকে না। Si এবং Ba সম্বলিত FeSi দিয়ে ইনোকুলেশন চিকিত্সার মাধ্যমে প্রাপ্ত শক্তি CaSi দিয়ে প্রাপ্ত শক্তির চেয়ে বেশি, তবে ঢালাই আয়রনের ইউটেটিক গ্রুপের সংখ্যা CaSi এর তুলনায় অনেক কম। ইউটেটিক গ্রুপের সংখ্যা বৃদ্ধির সাথে সাথে ঢালাই আয়রনের সংকোচনের প্রবণতা বৃদ্ধি পায়। ছোট অংশে সংকোচনের গঠন প্রতিরোধ করার জন্য, ইউটেকটিক গ্রুপের সংখ্যা 300~400/cm2 এর নিচে নিয়ন্ত্রণ করা উচিত।

6. খাদ উপাদানগুলি (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) যোগ করা যা গ্রাফিটাইজড ইনোকুল্যান্টগুলিতে সুপারকুলিংকে উন্নীত করে ঢালাই আয়রনের সুপারকুলিংয়ের মাত্রা উন্নত করতে পারে, দানাগুলিকে পরিমার্জিত করতে পারে, অস্টেনাইটের পরিমাণ বাড়াতে পারে এবং এর গঠনকে উৎসাহিত করতে পারে। মুক্তা যোগ করা পৃষ্ঠের সক্রিয় উপাদানগুলি (Te, Bi, 5b) গ্রাফাইটের বৃদ্ধিকে সীমিত করতে এবং গ্রাফাইটের আকার কমাতে গ্রাফাইট নিউক্লিয়াসের পৃষ্ঠে শোষণ করা যেতে পারে, যাতে ব্যাপক যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্যের উন্নতি, অভিন্নতা উন্নত করা এবং সাংগঠনিক নিয়ন্ত্রণ বৃদ্ধির উদ্দেশ্য অর্জন করা যায়। এই নীতি উচ্চ কার্বন ঢালাই লোহা (যেমন ব্রেক অংশ) উত্পাদন অনুশীলনে প্রয়োগ করা হয়েছে.