کاربرائزنگ ایجنٹوں میں نائٹروجن کا گرے کاسٹ آئرن کی خصوصیات پر نمایاں اثر پڑتا ہے۔ یہ اثر ایک دو دھاری تلوار ہے اور درست کنٹرول کی ضرورت ہے۔
عام طور پر، نائٹروجن گرے کاسٹ آئرن میں ایک مضبوط کرنے والا عنصر ہے، لیکن ضرورت سے زیادہ مقدار نقائص کا باعث بن سکتی ہے۔ اس کے اثر و رسوخ کا طریقہ کار اور مظاہر حسب ذیل ہیں:
I. نائٹروجن کے مثبت اثرات (تجویز کردہ حد: 70-120 پی پی ایم)
1. پرلائٹ کی تشکیل کو فروغ دیتا ہے، طاقت اور سختی کو بہتر بناتا ہے:
• نائٹروجن آسٹنائٹ کو مستحکم کرتا ہے، پرلائٹ کی تبدیلی کے درجہ حرارت کو کم کرتا ہے، اور کاسٹ ڈھانچے میں پرلائٹ کے تناسب کو بڑھاتا ہے، انٹر لیملر سپیسنگ کو بہتر بناتا ہے۔
• یہ براہ راست بہتر تناؤ کی طاقت، سختی، اور سرمئی کاسٹ آئرن کی پہننے کی مزاحمت کا باعث بنتا ہے۔ عام طور پر، نائٹروجن میں ہر 10 پی پی ایم اضافے کے لیے، تناؤ کی طاقت تقریباً 5-10 ایم پی اے تک بڑھ سکتی ہے۔
2. گریفائٹ کو بہتر کرتا ہے:
• نائٹروجن گریفائٹ کی افزائش کو تھوڑا سا روکتا ہے، جس کے نتیجے میں گریفائٹ کے فلیکس زیادہ باریک اور یکساں طور پر تقسیم ہوتے ہیں۔ ٹھیک A-قسم کا گریفائٹ مکینیکل خصوصیات کو بہتر بنانے کے لیے فائدہ مند ہے۔
3. فیرائٹ کی کمی: فیرائٹ میں تحلیل نائٹروجن اس کی کرسٹل جالی کو مسخ کر دیتی ہے، جس سے سختی بڑھ جاتی ہے لیکن پلاسٹکٹی کم ہوتی ہے۔ لہذا، نائٹروجن بطور پرلائٹ میٹرکس کو فروغ دیتے ہوئے، کاسٹ مائیکرو اسٹرکچر میں فیرائٹ مواد کو-کم کرتا ہے۔
4. ٹائٹینیم - "نائٹروجن فکسیشن" کے ساتھ تعامل:
• گرے کاسٹ آئرن میں اکثر ٹائٹینیم (Ti) کی ٹریس مقدار ہوتی ہے۔ ٹائٹینیم کا نائٹروجن کے ساتھ مضبوط تعلق ہے، ترجیحی طور پر اونچی-پگھلنے والی-پوائنٹ، بہت باریک TiN ذرات۔
• یہ TiN ذرات گریفائٹ کی تشکیل کے لیے مرکزے کے طور پر کام کر سکتے ہیں، گریفائٹ نیوکلیشن کی شرح کو بڑھا سکتے ہیں اور گریفائٹ مائیکرو اسٹرکچر کو مزید بہتر بنا سکتے ہیں، جو کارکردگی کے لیے فائدہ مند ہے۔
• اضافی نائٹروجن صرف مفت نائٹروجن کے طور پر موجود ہوتی ہے جب ٹائٹینیم مکمل طور پر "کھایا جاتا ہے"۔
II. Negative Effects of Nitrogen (In excess, typically >150 پی پی ایم، یا جب ایلومینیم/ٹائٹینیم کے ساتھ عدم توازن)
1. "نائٹروجن-انڈیوسڈ پورسٹی/کریکس" کو شامل کرنا:
• یہ سب سے اہم اور خطرناک نقص ہے. 1. **نائٹروجن کی محلولیت آئرن سالڈیفیکیشن کے بعد کے مراحل میں تیزی سے گرتی ہے (ٹھوس آئرن میں حل پذیری مائع آئرن سے بہت کم ہوتی ہے):** سپر سیچوریٹڈ نائٹروجن تیز ہوتی ہے اور بلبلے بناتی ہے۔
• یہ بلبلے اکثر eutectic حدود پر موجود ہوتے ہیں، جو subcutaneous pores یا اندرونی دراڑ کے طور پر ظاہر ہوتے ہیں{0}}جیسے pores، کاسٹنگ کی کثافت اور طاقت کو شدید طور پر کم کرتے ہیں اور پریشر ٹیسٹنگ کے دوران ممکنہ طور پر رساو کا باعث بنتے ہیں۔
2. **بڑھا ہوا ٹوٹنا اور مشینی صلاحیت میں کمی:**
• فیرائٹ میں گھلائی جانے والی ضرورت سے زیادہ مفت نائٹروجن جالی کی مسخ کو شدید طور پر بڑھا دیتی ہے، جس کے نتیجے میں مادّی کی خرابی اور اثر کی سختی میں کمی واقع ہوتی ہے۔
• کاسٹنگ میں بہت زیادہ سختی اور ٹوٹ پھوٹ مشینی کو مشکل بناتی ہے، ٹول کے پہننے کو تیز کرتی ہے، اور مشینی سطحوں کے معیار کو خراب کرتی ہے۔
3. **"فشر گریفائٹ فارمیشن" کا خطرہ:**
• ہائی کاربن کے برابر (اعلی سی ای ویلیو) ہائپریوٹیکٹک گرے آئرن میں، ضرورت سے زیادہ نائٹروجن D-type/Widmanstätten graphite یا اس سے بھی زیادہ شدید فریکچر گریفائٹ کی ایک اہم وجہ ہے۔
• یہ گریفائٹ مورفولوجی میٹرکس کو بری طرح سے فریکچر کرتی ہے، جس سے طاقت، تھرمل چالکتا، اور مشینی صلاحیت میں تیزی سے بگاڑ پیدا ہوتا ہے۔
III پیداوار میں حکمت عملی اور سفارشات کو کنٹرول کریں۔
1. کم-NOx کاربرائزنگ ایجنٹوں کو ترجیح دیں: اہم اجزاء اور پتلی-دیواروں والے، اونچی-مضبوطی والے پرزوں (جیسے آٹوموٹو انجن کے بلاکس اور سلنڈر ہیڈز) کے لیے، کم-نائٹروجن ان پٹ کو کنٹرول کرنے کے لیے NOx گرافیٹائزڈ کاربرائزنگ ایجنٹس کا استعمال کرنا چاہیے۔
2. نگرانی اور توازن:
پگھلے ہوئے لوہے کے نائٹروجن مواد کی باقاعدگی سے جانچ کریں (عام طور پر تھرمل چالکتا تجزیہ کار کا استعمال کرتے ہوئے)۔
• بیک وقت ٹائٹینیم (Ti) اور ایلومینیم (Al) کے مواد کا تجزیہ کریں۔ ایلومینیم نائٹروجن کو بھی ٹھیک کرتا ہے (AlN بناتا ہے)، لیکن یہ TiN سے کم مستحکم ہے۔ نائٹروجن (مثالی مشترکہ نائٹروجن) کو درست کرنے کے لیے کافی ٹائٹینیم کو یقینی بنانے کے لیے Ti/N تناسب کو سمجھنا ضروری ہے۔
3. سکریپ اسٹیل کے خام مال کو کنٹرول کریں: نامعلوم ذرائع سے اسکریپ اسٹیل کے استعمال سے گریز کریں جس میں نائٹروجن کی زیادہ مقدار ہوسکتی ہے۔
4. عمل کا کنٹرول: نائٹروجن جذب کو کم کرنے کے لیے زیادہ درجہ حرارت پر پگھلے ہوئے لوہے کو زیادہ ہلانے اور طویل عرصے تک پکڑنے سے گریز کریں۔
5. ہدف کی حد: عام گرے کاسٹ آئرن کے لیے، نائٹروجن کے مواد کو 80-120 پی پی ایم تک کنٹرول کرنا محفوظ اور فائدہ مند ہے۔ اعلی کارکردگی والے سرمئی کاسٹ آئرن (جیسے GJL-300 اور اس سے اوپر) کے لیے، نائٹروجن کے مواد کو اس رینج کی بالائی حد کے قریب کنٹرول کیا جانا چاہیے تاکہ اس کے مضبوط ہونے والے اثر کو استعمال کیا جا سکے۔ 150 پی پی ایم سے تجاوز کرنے سے بالکل گریز کریں۔
نتیجہ: جدید سکریپ پر مبنی پگھلانے کے عمل میں، ریکاربرائزنگ ایجنٹوں کا انتخاب پگھلے ہوئے لوہے کی نائٹروجن مواد کی سطح کا براہ راست تعین کرتا ہے۔ کم-نائٹروجن خام مال کے استعمال، ساخت کی نگرانی، اور مناسب Ti/N توازن کو برقرار رکھنے کے ذریعے نائٹروجن کو ایک کلیدی "الائینگ عنصر" کے طور پر فعال طور پر منظم کرنا، اس کے مضبوطی کے اثر کو مکمل طور پر محسوس کرنے، نائٹروجن کی وجہ سے پیدا ہونے والے نقائص کو ختم کرنے اور مسلسل اعلی{{3}معیار کے گرے کاسٹ آئرن پارٹس تیار کرنے کے لیے ضروری ہے۔
