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稀土在球鐵中的作用稀土能促進(jìn)鎂合金的球化效果(球化率和球的圓整度),它對(duì)壁厚球鐵件中防止球狀石墨畸變的效果受到了重視,這也是國(guó)內(nèi)外球化劑中都包含稀土的主要原因之一。
在鑄件中有些元素能破壞和阻礙石墨球化,這些元素即所謂的球化干擾元素,干擾元素分為兩類(lèi),一是消耗球化元素型干擾元素,它們與鎂、稀土生成MgS、MgO、MgSe、RE2O3、RE2S3、RE2Te3等,使球化元素降低從而破壞了球狀石墨形成;2、銅鎂、鎳鎂:是我國(guó)早期使用的球化劑,但成本高,回爐料中銅和鎳積累難以控制,造成韌性下降。另一類(lèi)是晶間偏析型干擾元素,包括錫、銻、銅、鈦、鋁等在共晶結(jié)晶時(shí),這些元素富集在晶界,促進(jìn)使碳在共晶后期形成畸形的枝晶狀石墨,球化干擾元素原子量越大,其干擾作用越強(qiáng),現(xiàn)在許多研究都已找到了干擾元素在鑄鐵中的臨界含量,當(dāng)這些元素含量小于臨界含量時(shí),并不能形成畸變石墨。
石墨漂浮:過(guò)共晶成分的厚壁球鐵件中,在澆注位置頂部,常常出現(xiàn)一個(gè)石墨密集區(qū)域,即“始末漂浮”現(xiàn)象,這是由于石墨與鐵水密度不同,過(guò)共晶鐵水直接析出的石墨受到浮力作用向上所致。石墨漂浮程度與碳當(dāng)量、球化元素的種類(lèi)及殘留量、鑄件凝固時(shí)間、澆注溫度等因素有關(guān)系。鎂能使球鐵的共晶含碳量提高,碳當(dāng)量相同的鐵水,提高其殘余鎂量就能減少石墨漂浮,殘留稀土量過(guò)高,有助于爆裂狀石墨的升成。鑄件中殘余球化元素量超出應(yīng)有范圍時(shí),如殘余鎂太高,超過(guò)了保持石墨球化所需的較低量時(shí),也會(huì)影響石墨結(jié)晶條件,就容易產(chǎn)生蝌蚪壯石墨。
稀土元素球化能力次于鎂,國(guó)內(nèi)球化劑中的稀土含量一般分為高量(7%~9%) 、中量(4%~6%)和低量(1%~3%)三檔。
稀土有輕稀土和重稀土之分,國(guó)內(nèi)生產(chǎn)普通球墨鑄鐵主要以鑭(La)為主的輕稀土球化劑,但是隨著對(duì)重稀土的不斷研究,其在厚大斷面球鐵中已經(jīng)開(kāi)始使用,而且使用效果良好,可以有效地克服厚斷面大型球墨鑄鐵件易出現(xiàn)斷面敏感性強(qiáng)、斷面中心部位力學(xué)性能低等問(wèn)題。球墨鑄鐵的穩(wěn)定生產(chǎn)除了選擇合適的球化劑以及保證球化劑的質(zhì)量外,還需要會(huì)正確的使用球化劑,才能保證生產(chǎn)出穩(wěn)定的球墨鑄鐵件,這是一個(gè)系統(tǒng)工程,具體總結(jié)以下幾點(diǎn)。