گرے کاسٹ آئرن میں ہر عنصر کے کردار کے بارے میں بات کریں۔

 

گرے کاسٹ آئرن میں عام طور پر استعمال ہونے والے عناصر کا کردار

1۔کاربن اور سلکان: کاربن اور سلکان وہ عناصر ہیں جو گرافٹائزیشن کو مضبوطی سے فروغ دیتے ہیں۔ کاربن کے مساوی دھاتی ساخت اور سرمئی کاسٹ آئرن کی مکینیکل خصوصیات پر ان کے اثرات کو واضح کرنے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کاربن کے برابر بڑھنے سے گریفائٹ کے فلیکس موٹے ہو جاتے ہیں، تعداد میں اضافہ ہو جاتا ہے، اور طاقت اور سختی میں کمی واقع ہوتی ہے۔ اس کے برعکس، کاربن کے برابر کو کم کرنے سے گریفائٹس کی تعداد کم ہو سکتی ہے، گریفائٹ کو بہتر بنایا جا سکتا ہے، اور پرائمری آسٹنائٹ ڈینڈرائٹس کی تعداد میں اضافہ ہو سکتا ہے، اس طرح گرے کاسٹ آئرن کی میکانکی خصوصیات کو بہتر بنایا جا سکتا ہے۔ تاہم، کاربن کے مساوی کو کم کرنے سے معدنیات سے متعلق کارکردگی میں کمی واقع ہوگی۔

2. مینگنیج: مینگنیج بذات خود ایک ایسا عنصر ہے جو کاربائیڈ کو مستحکم کرتا ہے اور گرافٹائزیشن کو روکتا ہے۔ اس میں گرے کاسٹ آئرن میں پرلائٹ کو مستحکم اور بہتر کرنے کا اثر ہے۔ Mn=0.5% سے 1.0% کی حد میں، مینگنیج کی مقدار میں اضافہ طاقت اور سختی کو بہتر بنانے کے لیے موزوں ہے۔

3. فاسفورس: جب کاسٹ آئرن میں فاسفورس کا مواد 0.02% سے زیادہ ہو جائے تو، انٹر گرانولر فاسفورس یوٹیکٹک ہو سکتا ہے۔ آسٹنائٹ میں فاسفورس کی حل پذیری بہت کم ہے۔ جب کاسٹ آئرن مضبوط ہوتا ہے، فاسفورس بنیادی طور پر مائع میں رہتا ہے۔ جب eutectic solidification تقریباً مکمل ہو جاتا ہے، eutectic گروپوں کے درمیان بقیہ مائع مرحلے کی ترکیب ٹرنری eutectic مرکب (Fe-2%, C-7%, P) کے قریب ہوتی ہے۔ یہ مائع مرحلہ تقریباً 955 ℃ پر مستحکم ہوتا ہے۔ جب کاسٹ آئرن مضبوط ہو جاتا ہے تو، مولبڈینم، کرومیم، ٹنگسٹن اور وینیڈیم سب فاسفورس سے بھرپور مائع مرحلے میں الگ ہو جاتے ہیں، جس سے فاسفورس یوٹیکٹک کی مقدار بڑھ جاتی ہے۔ جب کاسٹ آئرن میں فاسفورس کا مواد زیادہ ہوتا ہے، تو خود فاسفورس یوٹیکٹک کے نقصان دہ اثرات کے علاوہ، یہ دھاتی میٹرکس میں موجود ملاوٹ کرنے والے عناصر کو بھی کم کر دیتا ہے، اس طرح مرکب عناصر کے اثر کو کمزور کر دیتا ہے۔ فاسفورس eutectic مائع eutectic گروپ کے ارد گرد گدلا ہوتا ہے جو مضبوط ہوتا ہے اور بڑھتا ہے، اور ٹھوس سکڑنے کے دوران اسے بھرنا مشکل ہوتا ہے، اور کاسٹنگ میں سکڑنے کا زیادہ رجحان ہوتا ہے۔

4. سلفر: یہ پگھلے ہوئے لوہے کی روانی کو کم کرتا ہے اور کاسٹنگ کے گرم پھٹنے کے رجحان کو بڑھاتا ہے۔ یہ کاسٹنگ میں ایک نقصان دہ عنصر ہے۔ لہذا، بہت سے لوگوں کا خیال ہے کہ سلفر کا مواد جتنا کم ہوگا، اتنا ہی بہتر ہے۔ درحقیقت، جب سلفر کا مواد ≤0.05% ہوتا ہے، تو اس قسم کا کاسٹ آئرن ہمارے استعمال کردہ عام انوکولنٹ کے لیے کام نہیں کرتا۔ اس کی وجہ یہ ہے کہ ٹیکہ بہت تیزی سے ختم ہو جاتا ہے، اور اکثر کاسٹنگ میں سفید دھبے نظر آتے ہیں۔

5. کاپر: کاپر سرمئی کاسٹ آئرن کی پیداوار میں سب سے زیادہ عام طور پر ملاوٹ کرنے والا عنصر ہے۔ اس کی بنیادی وجہ یہ ہے کہ تانبے کا پگھلنے کا نقطہ کم ہے (1083℃)، پگھلنا آسان ہے، اور اس کا مرکب سازی کا اثر اچھا ہے۔ تانبے کی گرافیٹائزیشن کی صلاحیت سلکان کی تقریباً 1/5 ہے، لہذا یہ کاسٹ آئرن کے سفید کاسٹ ہونے کے رجحان کو کم کر سکتا ہے۔ ایک ہی وقت میں، تانبا بھی austenite تبدیلی کے اہم درجہ حرارت کو کم کر سکتے ہیں. لہذا، تانبا پرلائٹ کی تشکیل کو فروغ دے سکتا ہے، پرلائٹ کے مواد کو بڑھا سکتا ہے، اور پرلائٹ کو بہتر بنا سکتا ہے اور اس میں پرلائٹ اور فیرائٹ کو مضبوط بنا سکتا ہے، اس طرح کاسٹ آئرن کی سختی اور طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، تانبے کی مقدار جتنی زیادہ ہوگی، اتنا ہی بہتر ہے۔ شامل کردہ تانبے کی مناسب مقدار 0.2% سے 0.4% ہے۔ تانبے کی ایک بڑی مقدار شامل کرتے وقت، ایک ہی وقت میں ٹن اور کرومیم شامل کرنا کاٹنے کی کارکردگی کے لیے نقصان دہ ہے۔ یہ میٹرکس ڈھانچے میں بڑی مقدار میں سوربائٹ ڈھانچہ پیدا کرنے کا سبب بنے گا۔

6. کرومیم: کرومیم کا مرکب اثر بہت مضبوط ہے، بنیادی طور پر اس وجہ سے کہ کرومیم کے اضافے سے پگھلے ہوئے لوہے کے سفید کاسٹ ہونے کے رجحان میں اضافہ ہوتا ہے، اور کاسٹنگ سکڑنا آسان ہے، جس کے نتیجے میں فضلہ ہوتا ہے۔ لہذا، کرومیم کی مقدار کو کنٹرول کیا جانا چاہئے. ایک طرف، یہ امید کی جاتی ہے کہ پگھلے ہوئے لوہے میں معدنیات کی مضبوطی اور سختی کو بہتر بنانے کے لیے کرومیم کی ایک خاص مقدار ہوتی ہے۔ دوسری طرف، کرومیم کو نچلی حد پر سختی سے کنٹرول کیا جاتا ہے تاکہ کاسٹنگ کو سکڑنے اور سکریپ کی شرح میں اضافہ ہونے سے روکا جا سکے۔ روایتی تجربے کے مطابق جب اصلی پگھلے ہوئے لوہے میں کرومیم کی مقدار 0.35 فیصد سے زیادہ ہو جائے تو اس کا معدنیات پر مہلک اثر پڑے گا۔

7. Molybdenum: Molybdenum ایک عام مرکب تشکیل دینے والا عنصر اور ایک مضبوط پرلائٹ کو مستحکم کرنے والا عنصر ہے۔ یہ گریفائٹ کو بہتر بنا سکتا ہے۔ جب ωMo<0.8%، molybdenum پرلائٹ کو بہتر کر سکتا ہے اور پرلائٹ میں فیرائٹ کو مضبوط بنا سکتا ہے، اس طرح کاسٹ آئرن کی مضبوطی اور سختی کو مؤثر طریقے سے بہتر بناتا ہے۔

گرے کاسٹ آئرن میں کئی مسائل کو نوٹ کرنا ضروری ہے۔

1. ضرورت سے زیادہ گرم ہونے یا ہولڈنگ کے وقت کو بڑھانے سے پگھلنے میں موجود متضاد کور غائب ہو سکتے ہیں یا ان کی تاثیر کو کم کر سکتے ہیں، جس سے آسٹنائٹ دانوں کی تعداد کم ہو جاتی ہے۔

2. ٹائٹینیم گرے کاسٹ آئرن میں پرائمری آسٹینائٹ کو بہتر کرنے کا اثر رکھتا ہے۔ کیونکہ ٹائٹینیم کاربائڈز، نائٹرائڈز، اور کاربونیٹرائڈز آسٹنائٹ نیوکلیشن کی بنیاد کے طور پر کام کر سکتے ہیں۔ ٹائٹینیم آسٹنائٹ کے بنیادی حصے کو بڑھا سکتا ہے اور آسٹنائٹ اناج کو بہتر بنا سکتا ہے۔ دوسری طرف، جب پگھلے ہوئے لوہے میں اضافی Ti ہو تو، لوہے میں S Mn کے بجائے Ti کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے TiS ذرات بنائے گا۔ TiS کا گریفائٹ کور MnS کی طرح موثر نہیں ہے۔ لہذا، eutectic گریفائٹ کور کی تشکیل میں تاخیر ہوتی ہے، اس طرح پرائمری آسٹنائٹ کی بارش کے وقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ وینڈیم، کرومیم، ایلومینیم، اور زرکونیم ٹائٹینیم سے ملتے جلتے ہیں کیونکہ وہ کاربائڈز، نائٹرائڈز، اور کاربونیٹرائڈز بنانے میں آسان ہیں، اور آسٹینائٹ کور بن سکتے ہیں۔

3. eutectic کلسٹرز کی تعداد پر مختلف انوکولنٹس کے اثرات میں بہت فرق ہے، جنہیں درج ذیل ترتیب میں ترتیب دیا گیا ہے: CaSi>ZrFeSi>75FeSi>BaSi>SrFeSi۔ Sr یا Ti پر مشتمل FeSi کا eutectic کلسٹرز کی تعداد پر کمزور اثر پڑتا ہے۔ نایاب زمینوں پر مشتمل انوکولنٹس کا بہترین اثر ہوتا ہے، اور اثر زیادہ نمایاں ہوتا ہے جب اسے Al اور N کے ساتھ ملا کر شامل کیا جاتا ہے۔ Al اور Bi پر مشتمل Ferrosilicon eutectic کلسٹرز کی تعداد کو مضبوطی سے بڑھا سکتا ہے۔

4. گریفائٹ-آسٹینائٹ دو فیز سمبیوٹک نمو کے دانے جو گریفائٹ نیوکلی کے ساتھ مرکز کے طور پر تشکیل پاتے ہیں انہیں eutectic کلسٹر کہتے ہیں۔ سب مائیکروسکوپک گریفائٹ کے مجموعے، بقایا غیر پگھلنے والے گریفائٹ کے ذرات، بنیادی گریفائٹ فلیک شاخیں، اعلی پگھلنے والے نقطہ مرکبات اور گیس کی شمولیت جو پگھلے ہوئے لوہے میں موجود ہیں اور eutectic گریفائٹ کے کور بھی ہو سکتے ہیں، eutectic کلسٹرز کے کور بھی ہیں۔ چونکہ eutectic نیوکلئس eutectic کلسٹر کی نشوونما کا نقطہ آغاز ہے، eutectic کلسٹرز کی تعداد ان کوروں کی تعداد کی عکاسی کرتی ہے جو eutectic آئرن مائع میں گریفائٹ میں بڑھ سکتے ہیں۔ eutectic کلسٹرز کی تعداد کو متاثر کرنے والے عوامل میں کیمیائی ساخت، پگھلے ہوئے لوہے کی بنیادی حالت اور ٹھنڈک کی شرح شامل ہیں۔
کیمیائی ساخت میں کاربن اور سلکان کی مقدار کا ایک اہم اثر ہے۔ کاربن کا مساوی eutectic مرکب کے جتنا قریب ہوتا ہے، اتنے ہی زیادہ eutectic کلسٹر ہوتے ہیں۔ S ایک اور اہم عنصر ہے جو گرے کاسٹ آئرن کے eutectic کلسٹرز کو متاثر کرتا ہے۔ سلفر کی کم مقدار یوٹیکٹک کلسٹرز کو بڑھانے کے لیے سازگار نہیں ہے، کیونکہ پگھلے ہوئے لوہے میں سلفائیڈ گریفائٹ کور کا ایک اہم مادہ ہے۔ اس کے علاوہ، سلفر متفاوت کور اور پگھلنے کے درمیان انٹرفیشل توانائی کو کم کر سکتا ہے، تاکہ مزید کور کو فعال کیا جا سکے۔ جب W (S) 0.03% سے کم ہو، eutectic کلسٹرز کی تعداد نمایاں طور پر کم ہو جاتی ہے، اور ٹیکہ لگانے کا اثر کم ہو جاتا ہے۔
جب Mn کا بڑے پیمانے پر حصہ 2% کے اندر ہوتا ہے، Mn کی مقدار بڑھ جاتی ہے، اور eutectic کلسٹرز کی تعداد اس کے مطابق بڑھ جاتی ہے۔ Nb پگھلے ہوئے لوہے میں کاربن اور نائٹروجن مرکبات پیدا کرنا آسان ہے، جو یوٹیکٹک کلسٹرز کو بڑھانے کے لیے گریفائٹ کور کے طور پر کام کرتا ہے۔ Ti اور V eutectic کلسٹرز کی تعداد کو کم کرتے ہیں کیونکہ وینڈیم کاربن کی ارتکاز کو کم کرتا ہے۔ ٹائٹینیم آسانی سے MnS اور MgS میں S کو پکڑ کر ٹائٹینیم سلفائیڈ بناتا ہے، اور اس کی نیوکلیشن کی صلاحیت MnS اور MgS کی طرح موثر نہیں ہے۔ پگھلے ہوئے لوہے میں N eutectic کلسٹرز کی تعداد میں اضافہ کرتا ہے۔ جب N کا مواد 350 x10-6 سے کم ہے، تو یہ واضح نہیں ہے۔ ایک خاص قدر سے تجاوز کرنے کے بعد، سپر کولنگ بڑھ جاتی ہے، اس طرح eutectic کلسٹرز کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے۔ پگھلے ہوئے لوہے میں آکسیجن آسانی سے کور کے طور پر مختلف آکسائیڈ انکلوژنز بناتی ہے، اس لیے جیسے جیسے آکسیجن بڑھتی ہے، eutectic کلسٹرز کی تعداد بڑھ جاتی ہے۔ کیمیائی ساخت کے علاوہ، eutectic پگھلنے کی بنیادی حالت ایک اہم اثر انگیز عنصر ہے۔ زیادہ درجہ حرارت کو برقرار رکھنے اور زیادہ دیر تک گرم ہونے سے اصل کور غائب یا کم ہو جائے گا، eutectic کلسٹرز کی تعداد کم ہو جائے گی، اور قطر میں اضافہ ہو گا۔ ٹیکہ کا علاج بنیادی حالت کو بہت بہتر بنا سکتا ہے اور eutectic کلسٹرز کی تعداد میں اضافہ کر سکتا ہے۔ ٹھنڈک کی شرح کا eutectic کلسٹرز کی تعداد پر بہت واضح اثر پڑتا ہے۔ جتنی تیزی سے ٹھنڈک ہوگی، اتنے ہی زیادہ eutectic کلسٹر موجود ہیں۔

5. eutectic کلسٹرز کی تعداد براہ راست eutectic دانوں کی موٹائی کو ظاہر کرتی ہے۔ عام طور پر، ٹھیک اناج دھاتوں کی کارکردگی کو بہتر بنا سکتے ہیں. اسی کیمیائی ساخت اور گریفائٹ قسم کی بنیاد کے تحت، جیسے جیسے eutectic کلسٹرز کی تعداد میں اضافہ ہوتا ہے، تناؤ کی طاقت میں اضافہ ہوتا ہے، کیونکہ eutectic کلسٹرز میں گریفائٹ کی چادریں eutectic کلسٹرز کی تعداد میں اضافے کے ساتھ باریک ہوتی جاتی ہیں، جس سے طاقت میں اضافہ ہوتا ہے۔ تاہم، سلیکون کے مواد میں اضافے کے ساتھ، eutectic گروپوں کی تعداد میں نمایاں اضافہ ہوتا ہے، لیکن اس کی بجائے طاقت کم ہوتی جاتی ہے۔ کاسٹ آئرن کی طاقت سپر ہیٹ درجہ حرارت (1500 ℃ تک) کے اضافے کے ساتھ بڑھ جاتی ہے، لیکن اس وقت، eutectic گروپوں کی تعداد میں نمایاں کمی واقع ہوتی ہے۔ طویل مدتی ٹیکے کے علاج اور طاقت میں اضافے کی وجہ سے eutectic گروپوں کی تعداد کے تبدیلی کے قانون کے درمیان تعلق ہمیشہ ایک جیسا نہیں ہوتا ہے۔ Si اور Ba پر مشتمل FeSi کے ساتھ ٹیکہ کے علاج سے حاصل ہونے والی طاقت CaSi سے حاصل ہونے والی طاقت سے زیادہ ہے، لیکن کاسٹ آئرن کے eutectic گروپوں کی تعداد CaSi کے مقابلے میں بہت کم ہے۔ eutectic گروپوں کی تعداد میں اضافے کے ساتھ، کاسٹ آئرن کے سکڑنے کا رجحان بڑھ جاتا ہے۔ چھوٹے حصوں میں سکڑنے کی تشکیل کو روکنے کے لیے، eutectic گروپوں کی تعداد کو 300~400/cm2 سے نیچے کنٹرول کیا جانا چاہیے۔

6. مصر کے عناصر (Cr, Mn, Mo, Mg, Ti, Ce, Sb) کو شامل کرنے سے جو گرافٹائزڈ انوکولینٹ میں سپر کولنگ کو فروغ دیتے ہیں، کاسٹ آئرن کے سپر کولنگ کی ڈگری کو بہتر بنا سکتے ہیں، اناج کو بہتر بنا سکتے ہیں، آسٹنائٹ کی مقدار کو بڑھا سکتے ہیں اور اس کی تشکیل کو فروغ دیتے ہیں۔ موتی اضافی سطح کے فعال عناصر (Te, Bi, 5b) کو گریفائٹ کی ترقی کو محدود کرنے اور گریفائٹ کے سائز کو کم کرنے کے لیے گریفائٹ نیوکلی کی سطح پر جذب کیا جا سکتا ہے، تاکہ جامع مکینیکل خصوصیات کو بہتر بنانے، یکسانیت کو بہتر بنانے، اور تنظیمی ضابطے کو بڑھانے کے مقصد کو حاصل کیا جا سکے۔ اس اصول کا اطلاق ہائی کاربن کاسٹ آئرن (جیسے بریک پارٹس) کی پروڈکشن پریکٹس میں کیا گیا ہے۔