Mekanisme kerja rekarburizer pada dasarnya adalah proses perpindahan massa yang mentransfer karbon dari rekarburizer ke besi cair melalui pelarutan fisik dan reaksi kimia.
Proses ini dibagi menjadi tiga tahap utama: pengambangan dan distribusi → pembubaran dan difusi → penyerapan dan homogenisasi.
Tahap 1: Tahap Kontak Fisik Mengambang dan Distribusi -
Ketika recarburizer ditambahkan ke besi cair (biasanya di dalam sendok pada tahap akhir peleburan atau saat penyadapan), rekarburator akan mengapung di permukaan besi cair karena kepadatannya yang lebih rendah.
Poin Penting: Rekarburizer memerlukan area kontak yang cukup besar dan waktu kontak yang cukup lama dengan besi cair.
Faktor yang Mempengaruhi:
Cara Penambahan: Ditaburkan langsung pada permukaan besi cair atau menggunakan teknologi wire feeding untuk menembus jauh ke dalam besi cair.
Yang terakhir ini lebih efisien dan mengurangi kelelahan.
Agitasi Besi Campuran: Agitasi mekanis, elektromagnetik, atau manual dapat memecah partikel rekarburator, meningkatkan area kontaknya dengan besi cair, mencegahnya menggumpal atau membentuk jembatan, dan memungkinkan partikel tersebut tersebar dengan cepat ke seluruh kumpulan besi cair.
Suhu besi cair: Semakin tinggi suhunya, semakin baik fluiditas besi cair, sehingga memudahkan pembasahan dan difusi rekarburizer.
Tahap 2: Pembubaran dan Difusi - Tahap Perpindahan Massa Inti
Setelah partikel rekarburizer dibasahi dan dikelilingi oleh besi cair, proses fisik dan kimia di dalam inti dimulai.
1. Pembubaran Antarmuka:
Komponen utama rekarburizer adalah karbon tetap (seperti karbon grafit).
Pada suhu tinggi, pada antarmuka antara besi cair (terutama terdiri dari Fe) dan partikel karbon padat, atom karbon terlepas dari kisi grafit dan langsung larut ke dalam besi cair.
Proses ini dapat disederhanakan sebagai: C(s) → [C] (karbon padat larut menjadi karbon yang terlarut dalam besi).
Pada titik ini, zona konsentrasi karbon tinggi yang terlokalisasi terbentuk di sekitar partikel karbon.
2. Konveksi dan Difusi:
Karena konsentrasi karbon pada besi cair di sekitar partikel karbon tinggi, sedangkan konsentrasi karbon pada besi cair yang jauh dari partikel karbon rendah, maka terbentuklah gradien konsentrasi.
Atom karbon berdifusi dari zona-konsentrasi tinggi ke zona-konsentrasi rendah (difusi molekul).
Pada saat yang sama, aliran besi cair (konveksi) terus menerus menghilangkan besi dengan konsentrasi karbon tinggi dan mengisinya kembali dengan besi dengan konsentrasi karbon rendah, sehingga mempercepat transfer karbon. Proses ini disebut perpindahan massa konvektif.
Tahap 3: Penyerapan dan Homogenisasi - Tahap Target Akhir
Atom karbon terlarut dan tersebar diserap oleh seluruh besi cair, sehingga mencapai komposisi yang seragam.
Penyerapan Karbon: Atom karbon terlarut bergabung dengan atom besi membentuk paduan Fe-C, sehingga meningkatkan kandungan karbon keseluruhan besi cair.
Homogenisasi: Melalui pengadukan terus menerus dan konveksi alami pada suhu tinggi, perbedaan konsentrasi karbon di antara berbagai bagian besi cair secara bertahap berkurang, sehingga mencapai komposisi yang seragam.
Homogenisasi yang tidak memadai dapat menyebabkan sifat yang tidak merata di berbagai bagian pengecoran dan bahkan cacat segregasi karbon.
Ringkasnya: Mekanisme kerja rekarburizer adalah proses fisik dan kimia yang kompleks, berpusat pada transfer atom karbon dari fase padat ke fase cair besi cair melalui pelarutan dan difusi.
Untuk mencapai tingkat penyerapan yang tinggi, perlu diciptakan dan dipelihara kondisi kontak fisik yang baik (pengadukan dan dispersi) dan kondisi termodinamika (suhu) yang sesuai, sekaligus meminimalkan pembakaran bahan kimia (oksidasi). Rekarburizer-berkualitas tinggi dan pengoperasian proses yang benar adalah jaminan untuk mencapai rekarburisasi yang efisien dan stabil.
