عند إضافة الكربون إلى الحديد المطاوع، هل ينبغي اختيار فحم الكوك البترولي المُجرافيت أم الفحم المُكلس؟

يوصى باختيار فحم الكوك البترولي المُجرافن كمادة مُكربنة للحديد المطاوع للأسباب التالية:

1. تركيبة كيميائية فائقة:
   • فحم الكوك البترولي المُجرافيت: يحتوي عادةً على أكثر من 99.5% كربون وأقل من 0.05% كبريت. تُسهم خصائص الكربون العالي والكبريت المنخفض في زيادة محتوى الكربون في الحديد المطاوع مع تقليل الآثار السلبية للكبريت على التبلور والتغرافيت، وبالتالي منع العيوب في المسبوكات.
   • مادة الكربنة الأنثراسيتية المكلسة: تحتوي عادةً على نسبة كربون تتراوح بين 90 و93% ونسبة كبريت تتراوح بين 0.3 و0.5%. قد يؤدي انخفاض نسبة الكربون وارتفاع نسبة الكبريت إلى زيادة نسبة الكبريت في المسبوكات، مما يؤثر على عملية التبلور وخصائص المسبوكات.
2. كفاءة امتصاص أعلى:
   • فحم الكوك البترولي المُجرافن: عند معالجته بالجرافيت في درجات حرارة عالية، تترتب ذرات الكربون بشكل منتظم، مُشكلةً بنية جرافيتية رقائقية. يُسهل هذا ذوبانه وامتصاصه السريع في الحديد المنصهر، مما يؤدي إلى كفاءة عالية في الكربنة وزيادة فعّالة في محتوى الكربون في الحديد المنصهر.
   • مادة الكربنة الأنثراسيتية المكلسة: نظرًا لانخفاض محتواها من الكربون، فإنها تنصهر ببطء أكبر ولها كفاءة امتصاص أقل نسبيًا، مما قد يطيل وقت الانصهار ويزيد من استهلاك الطاقة.
3. التأثير على تكوين العقد والتحول إلى جرافيت:
   • فحم الكوك البترولي المجرافيت: يقلل محتوى الكبريت المنخفض من التداخل مع عامل التبلور، مما يساعد على تحقيق تأثيرات تبلور جيدة وشكل الجرافيت، وبالتالي تحسين الخواص الميكانيكية للحديد المطاوع.
   • مادة الكربنة الأنثراسيتية المكلسة: قد يتداخل محتوى الكبريت العالي مع عملية التبلور، مما يؤثر على تكوين ونمو الجرافيت، مما يؤدي إلى تدهور خصائص الصب.
4. جودة الصب:
   • فحم الكوك البترولي المُجرافيت: يؤدي استخدامه إلى جودة معدنية فائقة للمسبوكات، مما يعزز بشكل فعال قوة وصلابة الحديد المطاوع ويقلل من العيوب مثل المسامية والانكماش، وبالتالي تحسين معدل تأهيل المنتج.
   • مادة الكربنة الأنثراسيتية المكلسة: نظرًا لمحتواها العالي من الكبريت، فقد تتسبب في حدوث مسامية في المسبوكات وتقليل الخواص الميكانيكية، مما يؤثر على جودة المسبوكات.
5. تكلفة الاستخدام:
   • فحم الكوك البترولي المُجرافيت: على الرغم من أن سعره قد يكون أعلى قليلاً من سعر مُكربن الأنثراسيت المُكلس، إلا أن كفاءته العالية في الكربنة تُقلل من كمية المُكربن المطلوبة، مما يُخفض تكاليف الصهر. إضافةً إلى ذلك، يُحسّن جودة المنتج ويُقلل من نسبة الخردة، مما يُؤدي إلى انخفاض تكاليف الاستخدام الإجمالية.
   • مادة الكربنة الأنثراسيتية المكلسة: على الرغم من أن سعرها منخفض نسبيًا، إلا أن كفاءة امتصاصها المنخفضة قد تستلزم زيادة الاستخدام، وقد تؤثر على جودة الصب، مما يؤدي إلى ارتفاع تكاليف المعالجة اللاحقة.