ปริมาณคาร์บอนเป็นหนึ่งในปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อเหล็ก สารเติมแต่งคาร์บอนโค้กปิโตรเลียมแบบกราไฟต์มีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมเหล็กและโรงหล่อ ซึ่งใช้เพื่อเพิ่มปริมาณคาร์บอนของโลหะหลอมเหลวเพื่อปรับปรุงคุณสมบัติของมัน นี่เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเหล็กที่ต้องการปริมาณคาร์บอนเฉพาะเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
ผลกระทบของโค้กปิโตรเลียมแบบกราไฟต์บนเหล็กสะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่อไปนี้:
1. เพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็ก: โค้กปิโตรเลียมกราไฟต์ทำหน้าที่เป็นสารคาร์บูไรซิ่ง สามารถเพิ่มปริมาณคาร์บอนในเหล็ก ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับเหล็กที่ต้องการปริมาณคาร์บอนสูงเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพ
2. ส่งผลต่อโครงสร้างจุลภาคของเหล็ก: กระบวนการสร้างกราฟไฟเป็นกุญแจสำคัญในการก่อตัวของอนุภาคกราไฟท์ ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็ก ในระหว่างกระบวนการสร้างกราฟ มาร์เทนไซต์ที่ดับแล้วจะเปลี่ยนเป็นคาร์ไบด์ที่เสถียรก่อน โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคาร์ไบด์เป็นซีเมนต์ Fe3C อัตราการตกตะกอนของอนุภาคกราไฟท์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก
อิทธิพลของปริมาณคาร์บอนที่มีต่อโครงสร้างจุลภาคของเหล็กสะท้อนให้เห็นเป็นหลักในด้านต่อไปนี้:
(1) การก่อตัวของเฟอร์ไรต์และออสเทนไนต์: ในระบบ Fe-Fe3C โครงสร้างสมดุลของโลหะผสมเหล็กคาร์บอนที่อุณหภูมิต่างกันประกอบด้วยเฟสพื้นฐาน (เฟอร์ไรต์ F, ออสเทนไนต์ A และซีเมนต์ Fe3C) เฟอร์ไรต์เป็นสารละลายของแข็งที่เกิดจากการละลายของคาร์บอนในช่องว่างระหว่างหน้าของตาข่าย -Fe ซึ่งมีความเหนียวและความเหนียวดี แต่มีความแข็งแรงและความแข็งต่ำ ออสเทนไนต์เป็นสารละลายของแข็งคั่นระหว่างหน้าซึ่งเกิดจากการละลายของคาร์บอนในช่องว่างระหว่างหน้าของโครงตาข่าย -Fe โดยมีโครงสร้างลูกบาศก์ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ใบหน้าและมีเฟสที่มีอุณหภูมิสูง
(2) การก่อตัวของซีเมนไทต์: เมื่อเหล็กเย็นลงอย่างช้าๆ คาร์บอนจะตกตะกอนจากออสเทนไนต์จนกลายเป็นส่วนผสมของเฟอร์ไรต์และซีเมนไทต์ (Fe3C) เรียกว่าเพิร์ลไลต์ ซีเมนต์ไทต์มีความแข็งและเปราะมาก โดยมีความเหนียวต่ำ
(3)ผลกระทบของปริมาณคาร์บอนต่อโครงสร้างจุลภาค: ปริมาณคาร์บอนที่สามารถรองรับได้ในโครงสร้างเฟอร์ไรต์นั้นมีจำกัด ที่ 0.0คาร์บอน 2% ที่ 1,340 องศาฟาเรนไฮต์ (725 องศาเซลเซียส) แต่ลดลงเหลือคาร์บอน 0.006% (60 PPM) ที่อุณหภูมิห้อง เหนือระดับนี้ คาร์บอนจะก่อตัวเป็นซีเมนไทต์
(4) การก่อตัวของเบนไนต์: ภายใต้เงื่อนไขบางประการ ปริมาณคาร์บอนและองค์ประกอบโลหะผสมอื่น ๆ ในเหล็กสามารถส่งเสริมการก่อตัวของเบนไนต์ ซึ่งเป็นโครงสร้างจุลภาคที่เกิดขึ้นที่อุณหภูมิปานกลางโดยมีความแข็งแรงและความเหนียวที่ดี
(5) การก่อตัวของมาร์เทนไซต์: ในระหว่างการทำความเย็นอย่างรวดเร็ว เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าจะสามารถสร้างมาร์เทนไซต์ได้ ซึ่งเป็นโครงสร้างผลึก tetragonal ที่มีศูนย์กลางอยู่ที่ร่างกายซึ่งมีความแข็งและความเปราะสูง
(6) ความสัมพันธ์ระหว่างโครงสร้างจุลภาคและสมรรถนะ: เหล็กที่มีปริมาณคาร์บอนต่างกันจะทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่แตกต่างกัน เช่น เฟอร์ไรต์ เพิร์ลไลต์ เบนไนต์ และมาร์เทนไซต์ ซึ่งมีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อคุณสมบัติทางกลของเหล็ก ตัวอย่างเช่น เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำส่วนใหญ่จะเกิดเป็นเฟอร์ไรต์ ซึ่งมีความเหนียวและความเหนียวที่ดี ในขณะที่เหล็กกล้าคาร์บอนสูงอาจเกิดซีเมนต์ไทต์และมาร์เทนไซต์ได้มากกว่า โดยมีความแข็งและความแข็งแรงสูงกว่าแต่มีความเหนียวน้อยกว่า
3. ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกลของเหล็ก: กระบวนการสร้างกราไฟต์จะทำให้คาร์ไบด์ในเหล็กสลายตัวและก่อตัวเป็นอนุภาคกราไฟท์ ซึ่งจะเปลี่ยนคุณสมบัติทางกลของเหล็ก รวมถึงความแข็งแรง ลักษณะพลาสติก และความเหนียวในการรับแรงกระแทก
4. อาจทำให้เกิดการเปราะของเหล็ก: ภายใต้อุณหภูมิสูงและความเครียดในระยะยาว เพิร์ลไลต์ในเหล็กอาจเกิดการกราไฟท์ กล่าวคือ ซีเมนต์ไทต์จะสลายตัวเป็นกราไฟท์ด้วยตัวเอง ส่งผลให้เกิดการเปราะของเหล็ก ความแข็งแรงและความเป็นพลาสติกลดลง และการลดลง ในแรงกระแทก เพื่อให้ชัดเจน
5. ส่งผลต่อความต้านทานความร้อนของเหล็ก: การสร้างกราไฟต์สามารถปรับปรุงความต้านทานความร้อนของเหล็กได้ เนื่องจากในระหว่างกระบวนการสร้างกราไฟต์ เฮเทอโรอะตอมอื่น ๆ นอกเหนือจากคาร์บอนจะถูกระเหยต่อไปและลดลงเหลือน้อยกว่า 1% ดังนั้นความบริสุทธิ์ของคาร์บอนจึงสูงและ แบบจำลองไฟเบอร์ ปริมาณและความต้านทานความร้อนเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิกราฟิเซชัน
6. ส่งผลต่อค่าการนำไฟฟ้าของเหล็ก: ค่าการนำไฟฟ้าของเหล็กหลังจากการทำกราไฟท์จะดีขึ้นเนื่องจากอะตอมของคาร์บอนถูกจัดเรียงใหม่ในระหว่างกระบวนการทำกราฟไฟเพื่อสร้าง "โครงสร้างปั่นป่วน" คล้ายกราไฟท์ซึ่งช่วยปรับปรุงค่าการนำไฟฟ้า
7.การประเมินระดับของการสร้างกราฟ: ระดับของการสร้างกราฟสามารถประเมินได้โดยการตรวจทางโลหะวิทยา โดยทั่วไปจะแบ่งออกเป็นสี่เกรดตามปริมาณของกราไฟท์ที่ตกตะกอน ซึ่งช่วยในการประเมินผลกระทบของการเกิดกราไฟท์ต่อคุณสมบัติของเหล็ก
โดยสรุป โค้กปิโตรเลียมที่สร้างกราฟแล้วมีผลกระทบมากมายต่อเหล็ก รวมถึงการเพิ่มปริมาณคาร์บอน การเปลี่ยนแปลงโครงสร้างจุลภาค ส่งผลต่อคุณสมบัติทางกล ซึ่งอาจทำให้เกิดการเปราะ การปรับปรุงความต้านทานความร้อนและการนำไฟฟ้า เป็นต้น ปัจจัยที่มีอิทธิพลเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับการพิจารณาและควบคุมในการผลิต และการประยุกต์เหล็ก
