Mehanizam djelovanja recarburizatora je u biti proces prijenosa mase koji prenosi ugljik iz recarburizatora u rastaljeno željezo kroz fizičko otapanje i kemijske reakcije.
Ovaj proces je podijeljen u tri glavne faze: plutanje i distribucija → otapanje i difuzija → apsorpcija i homogenizacija.
Faza 1: Plutajuća i distribucijska - faza fizičkog kontakta
Kada se rekarburizator doda rastaljenom željezu (obično u loncu tijekom kasnijih faza taljenja ili pri točenju), on pluta na površini rastaljenog željeza zbog svoje manje gustoće.
Ključna točka: Recarburizer zahtijeva dovoljno veliku kontaktnu površinu i dovoljno dugo vrijeme kontakta s rastaljenim željezom.
Čimbenici utjecaja:
Metoda dodavanja: Izravno posipanje po površini rastaljenog željeza ili korištenjem tehnologije dodavanja žice za prodiranje duboko u rastaljeno željezo.
Potonji je učinkovitiji i smanjuje izgaranje.
Miješanje miješanog željeza: Mehaničko, elektromagnetsko ili ručno miješanje može razbiti čestice rekarburizatora, povećati njihovu kontaktnu površinu s rastaljenim željezom, spriječiti njihovo nakupljanje ili stvaranje mostova i omogućiti im da se brzo rasprše po bazenu rastaljenog željeza.
Temperatura tekućeg željeza: Što je viša temperatura, to je bolja fluidnost tekućeg željeza, što olakšava vlaženje i difuziju recarburizatora.
Faza 2: Otapanje i difuzija - Faza prijenosa mase jezgre
Nakon što se čestice recarburizatora namoče i okruže tekućim željezom, počinju fizički i kemijski procesi u jezgri.
1. Otapanje na međufazi:
Glavna komponenta recarburizatora je fiksni ugljik (kao što je grafitni ugljik).
Na visokim temperaturama, na granici između tekućeg željeza (uglavnom sastavljenog od Fe) i čvrstih čestica ugljika, atomi ugljika odvajaju se od grafitne rešetke i otapaju se izravno u tekućem željezu.
Ovaj se proces može pojednostaviti kao: C(s) → [C] (kruti ugljik se otapa u ugljik otopljen u željezu).
U ovoj točki, lokalizirana zona visoke koncentracije ugljika formira se oko čestica ugljika.
2. Konvekcija i difuzija:
Budući da je koncentracija ugljika u tekućem željezu oko čestica ugljika visoka, dok je koncentracija ugljika u tekućem željezu daleko od čestica ugljika niska, stvara se koncentracijski gradijent.
Atomi ugljika difundiraju iz zone visoke-koncentracije u zonu niske-koncentracije (molekularna difuzija).
Istodobno, tok rastaljenog željeza (konvekcija) kontinuirano uklanja željezo s visokim koncentracijama ugljika i nadopunjuje ga željezom s niskim koncentracijama ugljika, uvelike ubrzavajući prijenos ugljika. Taj se proces naziva konvektivnim prijenosom mase.
Faza 3: Apsorpcija i homogenizacija - Konačna ciljna faza
Otopljene i raspršene atome ugljika apsorbira cijelo rastaljeno željezo, čime se u konačnici postiže jednoličan sastav.
Apsorpcija ugljika: otopljeni atomi ugljika spajaju se s atomima željeza u slitinu Fe-C, čime se povećava ukupni sadržaj ugljika u rastaljenom željezu.
Homogenizacija: Kontinuiranim miješanjem i prirodnom konvekcijom na visokim temperaturama, razlike u koncentraciji ugljika među različitim dijelovima rastaljenog željeza postupno se smanjuju, čime se u konačnici postiže jednoličan sastav.
Neadekvatna homogenizacija može dovesti do neujednačenih svojstava u različitim dijelovima odljevka, pa čak i defekata segregacije ugljika.
Ukratko: Mehanizam djelovanja rekarburizatora složen je fizički i kemijski proces, usredotočen na prijenos ugljikovih atoma iz krute faze u tekuću fazu rastaljenog željeza putem otapanja i difuzije.
Da bi se postigle visoke stope apsorpcije, potrebno je stvoriti i održavati dobre uvjete fizičkog kontakta (miješanje i disperzija) i odgovarajuće termodinamičke uvjete (temperatura), uz minimaliziranje kemijskog izgaranja (oksidacija). Visoko{1}}kvalitetni rekarburizator i ispravan rad procesa jamstvo su za postizanje učinkovite i stabilne rekarburizacije.
