Spike Graphite je grafitna morfološka okvara v duktilnem železu, za katero je značilen grafit v obliki podolgovatega, ukrivljenega ali vilice grafita, podobno kot noht.
Sledijo razlogi za njegovo oblikovanje:
1. Zdravljenje s sferoidizacijo povzroči nizko preostalo magnezij in redko vsebnost zemlje, ki ne more učinkovito nevtralizirati škodljivih elementov v staljenem železu.
(1) Slaba sferoidizacija:
Med sferoidizacijo je, če je preostali magnezij in redka vsebnost zemlje nizka ali je količina dodane sferoidizerja nezadostna, je lahko grafitna morfologija nenormalna in tako tvori grafit v obliki konice. To je zato, ker so magnezijevi in redki zemeljski elementi ključni elementi v procesu sferoidizacije, ki lahko spodbuja grafit tako, da tvorijo redne sfere. Če je vsebnost teh elementov nezadostna, grafita ni mogoče normalno sferoid, zato tvori trne ali druge nepravilne oblike.
(2) Slaba inokulacija:
Obdelava inokulacije je spodbujati padavine grafita in rafiniranje zrn. Če je inokulacija slaba, bo privedla do zapoznelega grafitnega padavin ali nezadostnih padavin in vplivala tudi na normalno rast matrične strukture. V tem primeru lahko grafit tvori podolgovato, ukrivljeno ali vilico, tj. Grafit v obliki konice. Slabo inokulacijo lahko spremljajo tudi okvare, kot so nizko število grafitnih vozlišč in hipoeutektična strjevanje, kar še poslabša tvorbo grafita v obliki konice.
V proizvodnem procesu duktilnega železa je treba procesne parametre sferoidizacije in inokulacijskega zdravljenja strogo nadzorovati, da se zagotovi normalno sferoidizacijo grafita in zrnja lahko rafiniramo, s čimer se izognemo pojavu napak, kot je grafit v obliki nohtov.
2. Temperatura staljenega železa je previsoka ali je čas izolacije predolg, kar ima za posledico padavine in raztapljanje grafitnih jeder ali pa je rast grafita motena.
(1) Temperatura vlivanja je previsoka:
Zmanjšala bo površinsko aktivnost staljenega železa, zlahka se bodo pojavile napake, kot so pore, krčenje votlin in luknje za kurjenje. Obenem bo previsoka temperatura povzročila, da se je jedro grafit oborilo in nato raztopilo ali motilo normalno rast grafita, s čimer se poveča tveganje za oblikovanje grafita v obliki konice.
(2) Staljeno železo je predolgo toplo:
Grafitno jedro bo dal dovolj časa za oborino in nato raztopino, ali pa ga bodo motili drugi dejavniki in ga ne morejo normalno sferoidizirane, kar ima za posledico nastanek grafita v obliki konice.
(3) Temperatura vlivanja je prenizka:
Čeprav je nižja temperatura vlivanja pripomočena k pridobivanju duktilnega železa z gosto strukturo in visoko trdnostjo, če je temperatura prenizka, bo pretočnost staljenega železa slaba in težko bo plin pobegnil, s čimer bo tvorila pore ali vključitve. Te pore ali vključitve lahko postanejo izhodišče za nenormalno rast grafita in nato tvorijo grafit v obliki konice.
3. Elementi v sledovih, kot sta svinca in arzen, presegajo standard in jih redki zemeljski elementi ne učinkovito nevtralizirajo.
(1) Vodja:
Svinec lahko tvori spojine na železo-grafitnem vmesniku, kar ovira proces rasti grafitnih sfer, kar ima za posledico nastanek grafita, podobnega konici. Hkrati svinčeno zlahka tvori svinčene žice v duktilnem železu, kar povzroča embritlement vodika in korozijo stresa, kar vodi do zloma duktilnega železa.
(2) Arzen:
Kot nečistoč element bo arzen zmanjšal moč in žilavost duktilnega železa in povečal njegovo krhkost. Arzen zlahka sublimira na mejah zrn, ki tvori drobne pore in razpoke. Te pore in razpoke lahko povzročijo nenormalno grafitno morfologijo, da tvorijo grafit, podoben nohti.
(3) Bizmut:
Za razliko od svinca in arzena lahko dodajanje bizmuta znatno izboljša mehanske lastnosti duktilnega železa, izpopolni grafitne kroglice in jih naredi bolj enakomerno porazdeljene. Zato bizmut običajno ne povzroča tvorbe špičastega grafita, temveč pomaga izboljšati lastnosti nodularnega železa.
(4) Titan:
Čeprav lahko Titanium izboljša moč in žilavost duktilnega železa in izboljša mikrostrukturo, lahko prekomerni titanij ali interakcija med titanom in drugimi elementi vodi do nenormalne grafitne morfologije. Vendar pa je specifični mehanizem, s katerim titanij vodi do tvorbe koničastega grafita, relativno zapleten in ni njegov glavni vpliv. V normalnih okoliščinah bo dodajanje ustrezne količine titana pomagalo izboljšati delovanje duktilnega železa.
Če povzamemo, na zgornji trije razlogi vplivajo na nastanek grafita, podobnega konici v duktilnem železu. Ta grafit, podoben konici, bo znatno zmanjšal natezno trdnost in žilavost duktilnega železa, povečal krhlost in uničil tudi kontinuiteto strukture matrice, kar bo zmanjšalo celotno delovanje vlivanja.
