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.

 

البزموت عنصر فلزي

نوع العنصر: عنصر معدني

رمز العنصر: Bi

العدد الذري: 83

الكتلة الذرية النسبية: 209

المجموعة: المجموعة VA

الفترة: الفترة السادسة

 

الخصائص الفيزيائية

المظهر: البزموت هو معدن أبيض فضي إلى وردي اللون مع بريق معدني، ولكنه هش وسهل السحق.

الكثافة: تتمتع بكثافة عالية نسبيًا تصل إلى 8.4 جرام لكل سنتيمتر مكعب.

نقاط الانصهار والغليان: يتمتع البزموت بدرجة انصهار منخفضة نسبيًا تبلغ 271 درجة مئوية.°ج ودرجة الغليان 1,564°C.

الموصلية الحرارية: من بين المعادن، يتمتع البزموت بموصلية حرارية منخفضة نسبيًا، ويأتي في المرتبة الثانية بعد الزئبق، عند 87 وات·م^-1·ك^-1.

خصائص أخرى: البزموت مستقر في درجة حرارة الغرفة، ولا يتفاعل مع القلويات أو الأحماض غير المؤكسدة، ولكنه قابل للذوبان في حمض الكبريتيك المركز الساخن. والجدير بالذكر أن حجمه يزداد عند تحوله من السائل إلى الصلب.

 

الخواص الكيميائية

الاستقرار: يتمتع البزموت بخصائص كيميائية مستقرة نسبيًا. ومع ذلك، وجدت دراسة أجريت عام ٢٠٠٣ أن نشاطه الإشعاعي ضعيف للغاية، ويتحول ببطء إلى ثاليوم من خلال تحلل ألفا، بعمر نصف يبلغ ٩.×10^19 سنة.

التفاعلية: البزموت مستقر في الهواء. عند تسخينه فوق درجة انصهاره، يحترق ويُنتج لهبًا أزرق باهتًا، مكونًا ثالث أكسيد البزموت. بالإضافة إلى ذلك، يتفاعل البزموت الأحمر الساخن مع الكبريت والهالوجينات. والجدير بالذكر أن البزموت غير قابل للذوبان في الماء والأحماض غير المؤكسدة (مثل حمض الهيدروكلوريك)، ولكنه يذوب في الماء الملكي وحمض النيتريك المركز.

 

مجالات التطبيق

تصنيع السبائك: يمكن خلط البزموت بنسبة متناسبة مع المعادن مثل الأنتيمون والكادميوم والقصدير لإنتاج سبائك ذات نقطة انصهار أقل من 200°ج، مثل سبيكة وود. تُستخدم هذه السبائك غالبًا في صناعة الصمامات واللحامات منخفضة درجة الانصهار. بالإضافة إلى ذلك، ونظرًا لإمكانية التحكم في درجة انصهار البزموت، يُستخدم أيضًا كناقل حراري ومبرد في المفاعلات النووية.

مادة مضافة معدنية: إضافة كمية صغيرة من البزموت أثناء عملية صهر المعادن تُحسّن أداء قطعة العمل بشكل ملحوظ. على سبيل المثال، إضافة نسبة تتراوح بين 1% و4% من البزموت إلى الفولاذ تُحسّن قدرته على القطع؛ بينما تُحسّن إضافة كمية صغيرة من البزموت إلى النحاس مقاومته للتآكل.

المواد شبه الموصلة: يتمتع سيلينيد البزموت وتيلوريد البزموت بخصائص شبه موصلة، مما يجعلهما مواد شبه موصلة ممتازة.

المحفز: يمكن استخدام البزموت ومركباته كمحفزات في بعض التفاعلات الكيميائية، مثل تعزيز تحويل ثاني أكسيد الكربون إلى وقود غازي أول أكسيد الكربون.

 

الدور في الحديد المطاوع

إضافة كمية ضئيلة من البزموت (عادةً أقل من 0.1%) إلى الحديد المطاوع يمكن أن تزيد بشكل كبير عدد كرات الجرافيت المتكونة في نفس الظروف، لتصل إلى ستة أضعاف العدد الأصلي. عند ضبط محتوى البزموت ضمن نطاق معين، يكون ذلك مفيدًا جدًا في التخلص من الجرافيت المشوه وتكوين جرافيت كروي. ومع ذلك، نظرًا لتأثير عوامل أخرى، فإن تأثير إضافة البزموت وحده إلى الحديد المطاوع ليس مثاليًا دائمًا.

 

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