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稀土球化劑的質(zhì)量和選用(1)

   2020-09-01 互聯(lián)網(wǎng)彭杰23800
核心提示:球墨鑄鐵現(xiàn)在幾乎在所有的鑄鐵廠(chǎng)都有生產(chǎn),而作為生產(chǎn)球墨鑄鐵必不可少的球化劑亦越來(lái)越受到普遍關(guān)注。不
       球墨鑄鐵現(xiàn)在幾乎在所有的鑄鐵廠(chǎng)都有生產(chǎn),而作為生產(chǎn)球墨鑄鐵必不可少的球化劑亦越來(lái)越受到普遍關(guān)注。不同的生產(chǎn)條件選擇什么樣的球化劑,或者說(shuō)什么樣的球化劑最好,已成為球化劑生產(chǎn)廠(chǎng)和使用廠(chǎng)常年探討或爭(zhēng)論不休的問(wèn)題。本文從球化劑的上產(chǎn)和使用兩個(gè)角度來(lái)探討說(shuō)明什么樣的球化劑是好的,應(yīng)該在鑄造過(guò)程中熱核選用球化劑,也就是球化極品值得的判定和選用問(wèn)題。

  1、球化劑及球化元素的作用

  盡管?chē)?guó)內(nèi)外球化劑的種類(lèi)很多,呆在我們國(guó)內(nèi)目前應(yīng)用最多的還是稀土鎂類(lèi)合金,現(xiàn)主要論述該類(lèi)合金及其球化元素的作用。

  1、1球化元素及反球化元素  1、1、1球化元素的作用

  所謂球化元素是指那些能夠促進(jìn)石墨球狀化、使石墨球生成或增加的元素。球化元素一般有以下共同性質(zhì):(1)元素最外電子層上有一個(gè)或兩個(gè)價(jià)電子,次內(nèi)層有8個(gè)電子。這種電子結(jié)構(gòu)使元素與硫、氧和碳有較強(qiáng)的親和力,反映產(chǎn)物穩(wěn)定,能顯著減少貼水中的硫和氧。(2)元素在鐵水中溶解度低,凝固過(guò)程中有顯著偏析傾向。(3)雖然和碳有一定親和力,但在石墨晶格內(nèi)溶解度低。根據(jù)以上特點(diǎn),Mg,Ce,Y,Ca屬于有效球化元素。

  Mg:一是在鐵水中蒸氣壓力高,使鐵水佛騰。鎂的原子量和密度比鐵水小,熔點(diǎn)650度,沸點(diǎn)1108度,在鐵水的處理溫度下,鎂產(chǎn)生的蒸氣壓力很高(超過(guò)1Mpa).鎂的熔解熱為21J/g,蒸發(fā)潛熱為406J/g。因此,鎂加入鐵水時(shí),要產(chǎn)生汽化,使鐵水翻騰。二是與硫、氧有很強(qiáng)的親和力。所生成的MgO和MgS熔點(diǎn)高,密度也遠(yuǎn)小于鐵,容易與鐵水分離,因此鎂處理后的鐵水,硫和羊的含量都很低;三是在鐵水凝固過(guò)程中有偏析于石墨的傾向,當(dāng)其在鐵水中的殘留量超過(guò)0.035%時(shí),使末就可以球化,但當(dāng)鎂殘留量超過(guò)0.07%時(shí),一部分鎂偏析于晶界,并于晶界中的碳、磷等發(fā)生放熱反應(yīng),生成MgC2、Mg2C3、Mg3P2等。殘留鎂量更多時(shí),晶間碳化物增多。

  Re:稀土族元素對(duì)石墨球化有顯著作用的是輕稀土元素中的鈰和重稀土中的釔。一是稀土元素的沸點(diǎn)均比鎂高,加入鐵水中時(shí),不會(huì)引起鐵水的翻騰和噴濺;二是鈰和釔基稀土元素有比鎂更強(qiáng)的脫硫脫氧能力,生成的硫化稀土、氧化稀土等化合物熔點(diǎn)高、穩(wěn)定性好;三是,稀土元素與鐵水中的球化干擾元素也能形成穩(wěn)定的化合物,因此含稀土的球化劑比鎂球化劑的抗干擾能力強(qiáng)。

  稀土元素殘留量對(duì)石墨球化有明顯的影響。輕稀土處理過(guò)共晶鐵水,當(dāng)殘留鈰含量0.04%時(shí),石墨就可以球化,而且很穩(wěn)定;處理亞共晶鐵水時(shí),輕稀土加入量要增加。輕稀土處理得球鐵,石墨圓整度比鎂處理得球鐵要差,并出現(xiàn)碎塊狀石墨;另外輕稀土處理得球鐵白口傾向大,因此需要控制其加入量。重稀土釔本身熔點(diǎn)高,其脫氧除硫產(chǎn)生的氧化物、硫化物在高溫下比較穩(wěn)定,因此其抗球化衰退能力很強(qiáng)。1400度的鐵水保溫1小時(shí),球化率降低不超過(guò)10%,含硫0.06%的鐵水,用釔基重稀土合金處理后,能得到完整的球狀石墨。鐵水中殘留釔0.10—0.15%,石墨球化良好;低于此限度,隨釔量減少一次出現(xiàn)不規(guī)則石墨和蠕蟲(chóng)狀石墨;殘留釔超過(guò)0.15而低于0.30%時(shí),白口傾向逐漸增大,石墨圓整度變差,并在更高殘留量時(shí)出現(xiàn)YTe4。

  Ca:鈣在鐵水中的溶解度很低,它對(duì)金相組織的影響是通過(guò)與氧和硫的結(jié)合而間接實(shí)現(xiàn)的。與鎂相比,鈣與硫、氧的親和力更強(qiáng),能夠有效的脫硫除氧。鈣殘留量很低時(shí),石墨分枝傾向增加,殘留量較多時(shí),可是使石墨尺寸減小,分枝傾向降低。鈣殘留量達(dá)到0.2%時(shí),白口傾向明顯加大。

  1、1、2反球化元素(球化干擾元素)的作用

  該類(lèi)元素主要是指破壞和阻礙使石墨球化的元素,按其作用機(jī)理大概可以分三類(lèi):

  一是消耗型反球化元素,如硫、氧、硒、碲等,它們與鎂、稀土元素生成化合物,通過(guò)消耗球化元素來(lái)阻止球狀石墨的形成。

  二是境界偏析的球化干擾元素,包括錫、銻、砷、銅、硼、鈦、鋁等,這些元素富集到晶界,促使碳在共晶后期結(jié)晶時(shí),形成畸形的枝晶狀石墨,如果這些元素含量較高,也可在共晶中期促成石墨畸變,形成團(tuán)狀或厚片狀石墨。

  三是一些中間球化干擾元素,如鋁、鉍,它們?cè)诤枯^低時(shí)主演通過(guò)偏析作用促成石墨畸變,含量較高時(shí)也能消耗球化元素。另外,反球化元素對(duì)球鐵基體也有不同的影響。TeB強(qiáng)烈促進(jìn)白口的形成,AsSnSbPbBi穩(wěn)定珠光體,AlZr促進(jìn)鐵素體形成,Se無(wú)影響。

  1、2球化元素的配置和球化劑的種類(lèi)

  鎂、稀土和鈣,是目前公認(rèn)的有促進(jìn)石墨球化的能力,但如何結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際來(lái)制備和使用,既保證球化劑的球化能力,又要在生產(chǎn)中容易制取,原料經(jīng)濟(jì),使用方便,便成為配制和使用球化劑的的原則。


 
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