稀土在球铁中的作用稀土能促进镁合金的球化效果(球化率和球的圆整度),它对壁厚球铁件中防止球状石墨畸变的效果受到了重视,这也是国内外球化剂中都包含稀土的主要原因之一。
在铸件中有些元素能破坏和阻碍石墨球化,这些元素即所谓的球化干扰元素,干扰元素分为两类,一是消耗球化元素型干扰元素,它们与镁、稀土生成MgS、MgO、MgSe、RE2O3、RE2S3、RE2Te3等,使球化元素降低从而破坏了球状石墨形成;另一类是晶间偏析型干扰元素,包括锡、锑、铜、钛、铝等在共晶结晶时,这些元素富集在晶界,促进使碳在共晶后期形成畸形的枝晶状石墨,球化干扰元素原子量越大,其干扰作用越强,现在许多研究都已找到了干扰元素在铸铁中的临界含量,当这些元素含量小于临界含量时,并不能形成畸变石墨。石墨球异化:石墨球异化出现不规则石墨,如团块状、蝌蚪状、蠕虫状、角状或其他非圆球状。
球化元素就是能把铁液中的片状石墨转化为球状石墨的元素。化学周期表中几乎所有元素的转化能力都被进行了研究。认为镁是主要的球化元素,此外某些情况下镧、钙、钇也能用作辅助的球化元素。
球墨铸铁件中球化元素的残留量与铸件的大小、壁的厚薄以及原铁液的硫含量有关,要保证石墨成球以及球化的稳定性,有效残留镁量应>0.030%。为了保证镁有必要的回收率, 镁合金球化剂的镁含量常低于10%。
在选择球化剂的含镁量时,一般高温球化铁液时(1500~1550℃)选用Mg稍低点的球化剂(镁5%~6%),低温球化铁液时(1400~1450℃)选用Mg稍高点的球化剂(镁6%~8%),这样可以控制球化反应的平稳性,获得合适的残留镁量。反白口:一般铸铁件的白口组织容易出现在冷却较快的表层、尖角、披缝等处,反白口缺陷则相反,碳化物相出现在铸件中等断面心部、热节等部位。在实际生产时,在温度差别不是很大时,车间为了操作方便,往往不会这么严格地区分,一般采用合理覆盖球化剂,控制加入量的方式,来控制球化爆发的平稳性,以获得合适的残留镁量。
钙一般在球化剂中是元素,适量(电炉用一般采用2%~3%Ca)可以控制球化剂在铁液中的吸收与反应速度。稀土镁硅铁合金的生产是在矿热炉中进行,耗电量大,也可以使用中频炉生产。但是要注意过量的钙,不仅球化剂熔化慢,而且还会导致石墨向蠕虫状发展,尤其是大断面球墨铸铁,因此在大断面球铁生产中一定要注意球化剂中钙的控制,球化剂中的钙低还有一个直观反映是球化后浇包里面渣少。
钡在球化剂中是为了发挥稀土、镁、钙元素的协调作用,降低稀土和镁的含量,使球化效果更好。钡作为石墨化元素与镁一起可降低镁在高温下的蒸汽压,提高镁的吸收率,增加单位体积球墨铸铁的石墨球数,强化孕育的效果,抑制碳化物的形成。
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