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孕育劑主要適用于各種情況的一般然件或后期瞬時孕育?;诣T鐵的力學性能在很大程度上取決于其顯微組織。未經(jīng)孕育處理的灰鑄鐵,顯微組織不穩(wěn)定、力學性能低下、鑄件的薄壁處易出現(xiàn)白口。為保證鑄件品質的一致性,孕育處理是必不可少的。
鑄鐵孕育處理所用的孕育劑,加入量很少,對鑄鐵的化學成分影響甚小,對其顯微組織的影響卻很大,因而能改善灰鑄鐵的力學性能,對其物理性能也有明顯的影響。良好的孕育處理有以下作用:消除或減輕白口傾向;避免出現(xiàn)過冷組織;減輕鑄鐵件的壁厚敏感性,使鑄件薄、厚截面處顯微組織的差別小,硬度差別也??;有利于共晶團生核,使共晶團數(shù)增多。減輕鑄鐵件的壁厚敏感性,使鑄件薄、厚截面處顯微組織的差別小,硬度差別也小。
稀土對鑄鐵孕育作用的機制在于稀土元素有強烈的脫硫、脫氧能力,微量稀土合金能在鐵液中形成稀土硫化物、氧化物、氮化物,這些化合物一部分作為渣被排除,使鐵液凈化,另一部分以非金屬夾雜物懸浮于鐵液中,為石墨析出提供了大量外來核心,為改善鑄鐵的組織和性能創(chuàng)造了條件。硅鋇孕育劑的作用:1、強烈增加石墨化核心,細化石墨,促進灰鑄鐵件中得到A型石墨,提高強度,對于球墨鑄鐵件能使球鐵中石墨細小,圓整,提高球化等級。
稀土孕育性能強,其中少量稀土元素可以消除鉛和鈦對灰口鑄鐵片狀石墨形態(tài)的有害影響,減少由鉻等元素引起的過冷,強化基體。5%的、含ωSi為75%的硅鐵作孕育劑,或采用硅-鋯系、硅-鈣系、硅-鋇系等高效孕育劑。低稀土孕育劑不含鉻、錳等合金化元素,主要以孕育為主,其中稀土量在0.8%~1.5%。低稀土孕育劑在缸體缸體缸蓋上應用多與硅鐵、硅鋇復合使用。
稀土鉻類孕育劑具有合金強化和孕育雙重作用在使用時,只有選擇適宜的加入量,才能得到預期的結果。這些相對較高含量的稀土孕育劑是以稀土硅鐵合金作為基礎,硅含量一般為10%~50%,稀土含量為5%~15%,并復合以A1、Ca、Ba、Mn、Cr等元素,獲得合金化作用,以提高力學性能。2、能有效降低鐵水過冷度,促進石墨的析出,顯著減少白口傾向,降低相對硬度,提高鑄件切削加工性能。由于孕育劑中配入的鉻鐵熔點較高,溶解和擴散較慢,常以復合熔制Mn元素來降低孕育劑的熔點。復合孕育劑多以熔制方法進行配制,也有采用稀土與幾種熔制合金機械混合的方法配制。
接種物與接種衰弱的關系非常密切。硅的孵育時間相對較短,主要是通過刺激自生核的形成而起到孵育作用。在高溫下保持較長時間后,擴散會減弱自生核的濃度漲落和能量漲落,導致自生核的逐漸減少。孕育劑的種類還有很多,這里只是概括了大批量鑄造生產(chǎn)中鑄鐵件經(jīng)常使用的幾種孕育劑和近幾年開發(fā)引進的新型孕育劑。鋇是一種很好的孕育元素。它產(chǎn)生離子二碳酸鋇,相對穩(wěn)定。此外,它的比重大于鈣,蒸汽壓也較小。衰變時間可以延長。這是一種很有前途的孕育劑。
鋁、鈦、鋯等金屬除碳化物可用作核外,還具有較強的脫氧能力。進一步還原鐵水,減少氧鈣結合,為鈣碳結合創(chuàng)造有利條件,促進鈣二元核的形成,在較長時間內(nèi)保護鈣二元的作用。