Aufkohlungsprinzip des Aufkohlungsmittels
Das üblicherweise für Gusseisen verwendete Aufkohlungsmittel ist ein kohlenstoffhaltiges Material, und sein Hauptbestandteil ist Kohlenstoff. Kohlenstoffhaltige Materialien sind hauptsächlich Graphit und amorpher Kohlenstoff. Graphit ist ein sechseckiger Kristall. Kohlenstoffatome in Graphitkristallen sind geschichtet. In derselben Schicht ist die kovalente Bindung zwischen den Atomen sehr stark und die Bindungskraft sehr stark. Kombiniert ist seine Bindungsstärke sehr schwach. Daher ist Graphit leicht zu schichten und hat eine sehr geringe Festigkeit. Da Graphitkristalle solche strukturellen Eigenschaften aufweisen, neigen sie dazu, in eine Blechstruktur zu wachsen, wenn sie in geschmolzenem Eisen wachsen. Amorpher Kohlenstoff ist auch ein hexagonaler Flockenkristall. Der Unterschied zwischen amorphem Kohlenstoff und Graphit besteht darin, dass die hexagonale Anordnung unvollständig ist und der Zwischenschichtabstand etwas größer ist.
Die Schmelztemperatur von Kohlenstoff in der elementaren Form des Aufkohlers beträgt 3727 ℃ und kann bei der Temperatur von geschmolzenem Eisen nicht geschmolzen werden. Daher wird der Kohlenstoff im Aufkohlungsmittel hauptsächlich durch Auflösung und Diffusion in geschmolzenem Eisen gelöst. Wenn das WC von geschmolzenem Eisen 2,1% beträgt, kann der Graphit im Graphitaufkohler direkt in geschmolzenem Eisen gelöst werden. Abgesehen davon, dass Kohlenstoff mit der Zeit allmählich diffundiert und sich in geschmolzenem Eisen auflöst, gibt es im Grunde kein direktes Phänomen von Nicht-Graphit-Kohlenstoff. Daher ist für die Carbonisierung von synthetischem Gusseisen, das in einem Elektroofen geschmolzen wird, die Carbonisierungsrate der Graphit-Carbonisierung signifikant höher als die von Nicht-Graphit-Aufkohlungsmitteln.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Auflösung von Kohlenstoff in geschmolzenem Eisen durch die Übertragung der Flüssigkeitsgrenzschicht auf die Oberfläche fester Partikel beeinflusst wird. Die mit Koks- und Kohlepartikeln erhaltenen Ergebnisse wurden mit denen von Graphit verglichen. Es wurde festgestellt, dass die Diffusionsgeschwindigkeit von Graphitaufkohlungsmittel in geschmolzenem Eisen deutlich höher war als die von Koks- und Kohlepartikeln. Durch die Beobachtung von teilweise gelösten Koks- und Kohlepartikeln mit dem Elektronenmikroskop wird festgestellt, dass sich auf der Oberfläche der Probe eine sehr dünne viskose Ascheschicht bildet, die der Hauptgrund für ihre Diffusion und Auflösung in geschmolzenem Eisen ist.