1各种元素的孕育作用
? 表1 各种元素的孕育作用
元素 |
孕育作用 |
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硅 |
Si |
石墨化, 与Ca同时使用时效果倍增 |
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钙 |
Ca |
与si同时使用时效果倍增,特别是在1370—1430℃时;但Ca加入量多时易产生渣眼缺陷 |
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钡 |
Ba |
能孕育衰退, 即使是1480℃的高温孕育,也果 |
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铝 |
Al |
石墨化,但易诱发皮下气孔 |
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稀土 |
RE |
在铁液含硫量低时,可提高抗拉强度,白口化,但在含硫量高时,效果小 |
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锶 |
Sr |
白口化,石墨化能力大,但同时有Ca、Ce元素时孕育效果小 |
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锆 |
Zr |
能助长石墨核的生存,石墨化,但在与Mn同时使用时溶解性多少有些问题 |
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锰 |
Mn |
有稳定珠光体的作用,与氮一起使用时效果时效果大,可使(Zr系)孕育剂的熔点下降 |
2 根据孕育目的分类
表2 按孕育目的分类的元素
孕育目的 |
元素 |
防止白口 |
Sr、RE、Ba |
延迟孕育衰退 |
RE、Ba、Ca |
促使孕育剂容易熔入铁液 |
Mg、Mn |
石墨化 |
Ba、Ca |
3 根据铁液性质选择孕育剂
表3 根据熔炼铁液的特性《含硫量)及孕育目的而选择孕育剂
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提高抗拉强度、降低白口倾向 |
降低白口倾向 |
提高抗拉强度 |
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高S系 (冲天炉铁液) |
没有特别的, Ca、Ba系略好些 例如:Ca-Si-Ba, Fe-Si- Ca |
石墨系良好 例如:电极屑 |
N系良好 例如: Fe-Mn-N Fe-Cr-N |
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低S系 (工频电炉铁液) |
Ce,Ca、Ba 系良好 例如:RE-Si Ca-Si-Ba Fe-Si- Ca |
Ce,Sr,Ca系良好 例如:RE-Si Ca-Si-Sr Fe-Si |
N,Ce系良好 例如: Fe-Mn-N, Fe-Cr-N RE-Si |
4 铸造工艺条件与孕育剂加入量
表4 铸造工艺条件对孕育剂加入量的影响
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铸造工艺条件 |
孕育剂加入量 |
1 |
材质 |
球墨铸铁比灰铸铁孕育剂加入量多 |
2 |
熔炼方法 |
电炉熔炼比冲天炉熔炼孕育剂加入量多 |
3 |
炉料 |
炉料中废钢加入量大时孕育剂加入量多 |
4 |
化学成分 |
低碳低硅的铁液孕育剂加入量多,特别是灰铸铁含硫量低时孕育剂的加入量增加 |
5 |
浇注时间 |
经过孕育的铁液如浇注的时间长,孕育剂加入量增多,这是由于浇注时间长,而导致孕育衰退 |
6 |
铸型 |
铸型紧实度高而相对加快铸件的冷却,孕育剂有加入量增加的倾向 |
7 |
铸件壁厚 |
簿壁件易产生白口, 因而孕育剂加入量增多 |
8 |
铁液温度 |
由于熔炼温度、保温温度、浇注温度的不同,孕育剂的添加量、孕育剂的成分和孕育剂的块度也有所不同 |
9 |
铁液清洁度 |
铁液中含渣量多,孕育剂量有增多的倾向 |
5 孕育剂粒度及加入量
孕育剂块度及加入量取决于孕育方法(见表5)。孕育剂加入量过少,会导致加工性恶化、力学性能降低和基体组织不均一。但孕育剂量过多,不仅不经济,还会产生熔渣过多、铁液温度降低及由于共晶团数的增加而产生的缩孔。孕育剂块度过小,容易发生孕育衰退,易产生由于氧化而引起的熔渣。孕育剂块度过大,不能对铁液均匀孕育,还会使未溶解的孕育剂浇入铸型。特别应当指出的是在电炉炉内、出铁槽冲人和转包孕育时,如果与熔渣粘着,既消耗了孕育剂,也影响了孕育效果。
表5 铸铁孕育剂的块度及加入量
孕育方法 |
孕育剂块度/mm |
加入量(质量分数,%) |
电炉炉内(出铁前) |
3一lO |
O.3一O.6 |
出铁槽冲入法 |
l—lO |
O.1一O.5 |
转(倒)包孕育法 |
l—lO |
O.1一O.5 |
随流孕育法 |
O.2一O.8 |
O.O5一O.2 |
孕育丝孕育法 |
0.1—1(直径) |
O.1 |
型内孕育法 |
≤0.25 |
≤0.1 |
6 使用各种孕育剂的特点及注意事项
一般情况下,孕育剂以Fe—si为主流,但实际上,纯净的Fe-Si是没有多大的孕育效果的,为此通常含有AI、Ca。从这方面来看,实用的孕育剂是复合化的合金。在此,谈谈各种孕育剂特点或使用的注意事项(见表6)。
表6 铸铁孕育剂的特点或使用上的注意点
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孕育剂 |
特点及使用上的注意点 |
1 |
Fe_Si |
常用的孕育剂。应注意A1、Ca的含量 |
2 |
Fe_Si—Ba |
抗衰退性良好 |
3 |
Fe_Si—Zr |
难溶解(添加Mn容易溶解), 对防止氮气孔果 |
4 |
Fe_Si—Sr |
在灰铸铁低硫(W s≤0.06%)时,孕育效果好 |
5 |
Fe_Si—Ti |
对防止氮气孔果,可影响石墨形状,对回炉铁要严格管理 |
6 |
Fe_Si—RE |
在低硫(W s≤0.03%)时,孕育效果好 |
7 |
Fe_Si—Sn Fe_Si— |
有稳定珠光体的作用 |
8 |
Ca-Si |
主要用于灰铸铁,溶解较困难,要注意渣孔缺陷 |
9 |
石墨+(Fe-Si) |
主要用于灰铸铁,在含硫量高时(质量分数0.06% 一0.12%)孕育效果好 |
7 铁液中N、H、O、S四种元素与孕育的关系
铁液中含有微量N、H、O和S,它们与孕育有密切关系:
① 孕育剂中的Si,与铁液中的氧反应生成SiO2 晶体,作为石墨结晶的外来晶核,起到石墨化的作用。
②孕育剂中的Ca、Mn、Mg、Al、Ce、La与铁液中的硫反应生成硫化物,起到去除铁液中硫的作用。
③孕育剂中的Si、Mg、Ca、Al、Ba与氧生成氧化物,减少溶解氧量,石墨化。
④孕育剂中的Si、A1、Ca、Sr、Ba与碳反应生成碳化物,构成石墨非均质化晶核。
⑤孕育剂中的Si、Al、Ti、Zr、Ce与氮反应生成氮化物,减少过量溶解氮含量,可以减小铸铁白口倾向。
⑥孕育剂中的稀土元素Ce、La与Pb、Bi、、Te、Sn、As生成金属间化合物,微量干扰元素的作用。