Механизмът на действие на рекарбюризатора е по същество процес на пренос на маса, който пренася въглерода от рекарбюризатора към разтопеното желязо чрез физическо разтваряне и химични реакции.
Този процес е разделен на три основни етапа: плаване и разпределение → разтваряне и дифузия → абсорбция и хомогенизиране.
Етап 1: Плаващ и разпределителен - Етап на физически контакт
Когато рекарбюризаторът се добави към разтопеното желязо (обикновено в кофата по време на по-късните етапи на топене или при потупване), той плува на повърхността на разтопеното желязо поради по-ниската си плътност.
Ключов момент: Рекарбюризаторът изисква достатъчно голяма контактна площ и достатъчно дълго време за контакт с разтопеното желязо.
Влияещи фактори:
Метод на добавяне: Директно поръсено върху повърхността на разтопеното желязо или чрез технология за подаване на тел, за да проникне дълбоко в разтопеното желязо.
Последният е по-ефективен и намалява прегарянето.
Разбъркване със смесено желязо: Механичното, електромагнитното или ръчното разбъркване може да разруши частиците на рекарбюризатора, да увеличи контактната им площ с разтопеното желязо, да им попречи да се агломерират или да образуват мостове и да им позволи бързо да бъдат разпръснати в басейна с разтопено желязо.
Температура на течното желязо: Колкото по-висока е температурата, толкова по-добра е течливостта на течното желязо, което улеснява намокрянето и дифузията на рекарбюризатора.
Етап 2: Разтваряне и дифузия - Основен етап на масов трансфер
След като частиците на рекарбюризатора се намокрят и заобиколят от течното желязо, започват физическите и химичните процеси в ядрото.
1. Разтваряне на повърхността:
Основният компонент на рекарбюризатора е фиксиран въглерод (като графитен въглерод).
При високи температури, на границата между течното желязо (основно съставено от Fe) и твърдите въглеродни частици, въглеродните атоми се отделят от графитната решетка и се разтварят директно в течното желязо.
Този процес може да бъде опростен като: C(s) → [C] (твърдият въглерод се разтваря във въглерод, разтворен в желязото).
В този момент се образува локализирана зона с висока концентрация на въглерод около въглеродните частици.
2. Конвекция и дифузия:
Тъй като концентрацията на въглерод в течното желязо около въглеродните частици е висока, докато концентрацията на въглерод в течното желязо далеч от въглеродните частици е ниска, се образува концентрационен градиент.
Въглеродните атоми дифундират от зоната с висока-концентрация към зоната с ниска{1}}концентрация (молекулярна дифузия).
В същото време потокът от разтопено желязо (конвекция) непрекъснато премахва желязото с високи въглеродни концентрации и го допълва с желязо с ниски въглеродни концентрации, което значително ускорява преноса на въглерод. Този процес се нарича конвективен масопренос.
Етап 3: Абсорбция и хомогенизация - Крайният целеви етап
Разтворените и разпръснати въглеродни атоми се абсорбират от цялото разтопено желязо, като в крайна сметка се постига еднакъв състав.
Въглеродна абсорбция: Разтворените въглеродни атоми се комбинират с железни атоми, за да образуват Fe-C сплави, като по този начин увеличават общото съдържание на въглерод в разтопеното желязо.
Хомогенизиране: Чрез непрекъснато разбъркване и естествена конвекция при високи температури, разликите в концентрацията на въглерод между различните части на разтопеното желязо постепенно намаляват, като в крайна сметка се постига еднакъв състав.
Неадекватната хомогенизация може да доведе до неравномерни свойства в различни части на отливката и дори до дефекти при отделяне на въглерод.
В обобщение: Механизмът на действие на рекарбюризатора е сложен физичен и химичен процес, съсредоточен върху прехвърлянето на въглеродни атоми от твърдата фаза към течната фаза на разтопеното желязо чрез разтваряне и дифузия.
За да се постигнат високи нива на абсорбция, е необходимо да се създадат и поддържат добри физически контактни условия (разбъркване и диспергиране) и подходящи термодинамични условия (температура), като същевременно се минимизира химическото изгаряне (окисление). Високо{1}}качественият рекарбюризатор и правилната работа на процеса са гаранцията за постигане на ефективно и стабилно рекарбюризиране.
