معرفة

العناصر النزرة في الحديد المطاوع

أثناء عملية تصنيع الحديد المطاوع، توجد مجموعة من العناصر النزرة التي تتداخل مع عملية التكور. على الرغم من أن النسبة الكتلية لهذه العناصر في الحديد المطاوع لا تتجاوز بضعة أجزاء لكل عشرة آلاف أو بضعة أجزاء لكل مئة ألف، إلا أنها قد تؤثر بشكل كبير على عملية التكور. يرتبط هذا التداخل ارتباطًا وثيقًا بمحتوى المغنيسيوم في المصهور ومعدل التبريد، وتتداخل معه تأثيرات مختلف العناصر المتداخلة.

تشمل العناصر المتداخلة الشائعة Sb و Sn و Bi و Te و Pb و Ti و Se و As وما إلى ذلك. يمكن تصنيف هذه العناصر وفقًا لخصائص استهلاكها للمغنيسيوم: ينتمي Te و Se إلى النوع المستهلك للمغنيسيوم، والذي يميل إلى الاتحاد مع المغنيسيوم ويعزز تكوين الجرافيت الدودي والجرافيت غير المبرد والجرافيت الرقائقي؛ ينتمي Sb و Sn و As و Ti إلى نوع فصل حدود الحبوب، والذي يميل إلى تكوين الجرافيت المشوه عند حدود الحبوب؛ بينما ينتمي Pb و Bi إلى النوع المختلط، مما يشكل الجرافيت المشوه عند محتوى منخفض ويعزز تكوين الجرافيت غير المبرد والجرافيت الرقائقي عند محتوى مرتفع.

لكبح التأثير المضاد للكروية لهذه العناصر النزرة المتداخلة أو لتوسيع نطاقها المسموح به، يمكن إضافة عناصر أرضية نادرة إلى الحديد المطاوع. يجب تعديل كمية العناصر الأرضية النادرة المضافة وفقًا لنقاء الحديد المنصهر، وعادةً ما يكون من المناسب أن تصل نسبة كتلة السيريوم المتبقية إلى 0.03%.

تجدر الإشارة بشكل خاص إلى عنصر الرصاص. عندما يحتوي سائل الحديد على الرصاص، وتتراوح نسبة كتلته بين 0.01% و0.05%، لتحقيق معدل كروي يتجاوز 85%، يجب أن تتجاوز نسبة كتلة المغنيسيوم المتبقي 0.6%، كما يجب أن تتجاوز نسبة كتلة السيريوم المتبقي 0.05%.

وبعد ذلك سوف نتطرق إلى أبرز هذه العناصر النزرة.

التيتانيوم

نوع العنصر: عنصر معدني

العدد الذري: الكتلة الذرية النسبية: # الخصائص الفيزيائية

المظهر واللمعان: التيتانيوم، هذا المعدن الانتقالي ذو اللون الأبيض الفضي، يلمع باللمعان المميز للمعادن.

البنية البلورية: يحتوي التيتانيوم على اثنين من الأشكال المتآصلة، α-التيتانيوم الذي ينتمي إلى نظام البلورات السداسي، و β- تيتانيوم مكعب الشكل. درجة حرارة التحول بينهما 85 درجة مئوية.℃.

الخواص الميكانيكية: يتمتع التيتانيوم النقي بلدونة ممتازة، على الرغم من انخفاض متانته نسبيًا. ومع ذلك، يمكن تحسين الخواص الميكانيكية للتيتانيوم بشكل ملحوظ بإضافة عناصر السبائك والتحكم الدقيق في نسبة الشوائب. ​​​​​​​

 

الخواص الكيميائية

الاستقرار: يتمتع التيتانيوم بخصائص كيميائية مستقرة نسبيًا في درجة حرارة الغرفة، ولا يتفاعل بسهولة مع معظم المواد. ومع ذلك، عند درجات الحرارة العالية، يمكنه الخضوع لتفاعلات كيميائية مع عناصر ومركبات مختلفة.

مقاومة التآكل: يتميز التيتانيوم بمقاومة فائقة للتآكل، خاصةً في البيئات القاسية مثل مياه البحر، والماء الملكي، وغاز الكلور الرطب. مع ذلك، تجدر الإشارة إلى أن التيتانيوم يتفاعل بقوة مع غاز الكلور الجاف.

التفاعلات مع المركبات: يمكن أن يتفاعل التيتانيوم مع الفلورايدات والكلوريدات وحمض الكبريتيك والمركبات الأخرى في ظل ظروف معينة لتكوين مركبات التيتانيوم المقابلة.

 

الوجود والاستعداد

 

أشكال الوجود: ينتشر التيتانيوم على نطاق واسع في الطبيعة، وخاصةً على شكلي الإلمنيت (FeTiO3) والروتيل (TiO2). كما أنه موجود في الكائنات الحية والصخور والمسطحات المائية والتربة.

 

طرق التحضير: تتطلب عملية استخراج التيتانيوم من الخامات الرئيسية طرق صهر معقدة مثل عملية كرول أو عملية هانتر، والتي تنطوي على خطوات متعددة بما في ذلك الاختزال والتكرير.

 

مجالات التطبيق

صناعة الطيران والفضاء: في تصنيع الطائرات والمحركات ومكونات الصواريخ، يلعب التيتانيوم وسبائكه دورًا حاسمًا ويُطلق عليه اسم "المعدن الفضائي" في صناعة الطيران والفضاء.

بناء السفن: نظرًا لمقاومته الممتازة للتآكل الناتج عن مياه البحر، يتم استخدام التيتانيوم على نطاق واسع في صناعة بناء السفن، مثل تصنيع المراوح ومحركات المراوح وهوائيات الغواصات.

الكيمياء والبتروكيماويات: في تصنيع المعدات الكيميائية مثل المبادلات الحرارية ومبردات غاز الكلور الرطب، يتم تفضيل التيتانيوم لمقاومته الفائقة للتآكل والاستقرار الحراري.

النقل: في تصنيع السيارات والدراجات النارية، يستخدم التيتانيوم غالبًا لصنع أنابيب العادم، وكواتم الصوت، ونوابض التعليق، من بين مكونات أخرى، لتقليل الوزن الإجمالي وتحسين الأداء.

المجال الطبي: نظرًا لتوافقه الحيوي الممتاز، يلعب التيتانيوم دورًا رئيسيًا في تصنيع الأجهزة الطبية والمفاصل الاصطناعية.

 

تطبيق التيتانيوم في الحديد المطاوع

في الحديد المطاوع، قد يؤدي وجود كميات ضئيلة من التيتانيوم إلى تكوّن جرافيت مشوه وزيادة حساسية المقطع بعد معالجة المغنيسيوم. عندما يتجاوز محتوى التيتانيوم 1%، يُسبب تشوهًا في الجرافيت، مما يُقلل من الاستطالة بعد الكسر ومتانة الصدمات، ويؤدي في الوقت نفسه إلى انخفاض كبير في قوة الشد وحد الخضوع. بالإضافة إلى ذلك، يتميز التيتانيوم بقدرة اختزال عالية، ويمكنه اختزال العناصر النزرة مثل الأنتيمون والبزموت والرصاص في الحديد المنصهر، مما يُعيق عملية كروية الجرافيت.

 

إذا كان لديك أي سؤال أو طلب أو أجزاء جديدة من مصبوبات الحديد المطاوع تحتاج إلى تطوير أو تحسين سلسلة التوريد الخاصة بك، فلا تتردد في الاتصال بنا info@castings-forging.com