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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。灰鑄鐵的力學(xué)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(xué)性能低下、鑄件的薄壁處易出現(xiàn)白口。為保證鑄件品質(zhì)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(xué)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(xué)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??;一般認為:在鐵液中,鋁和鈣會與氧、氮反應(yīng),形成高熔點的化合物,成為石墨結(jié)晶的核心。有利于共晶團生核,使共晶團數(shù)增多。
隨著鐵液溫度進入1500℃-1550℃時期,瞬時孕育的廣泛應(yīng)用,孕育溫度的范圍也在發(fā)生變化。實踐證實,鐵液的高溫過熱、低溫孕育的原則是正確的,效果是良好的。孕育溫度不得超過平衡溫度T平,只有在平衡溫度以下,Si才能被氧化,其氧化物才能成為石墨核心,進行有效地孕育。孕育的作用增加石墨核心實驗證明,較低的孕育溫度對增核有利。根據(jù)上述,對于出鐵溫度1480℃-1500℃時就在出鐵槽或包內(nèi)進行孕育的效果并不好,這種高溫孕育導(dǎo)致石墨核心減少。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。
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。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(yīng)用多與硅鐵、硅鋇復(fù)合使用。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(fù)合熔制Mn元素來降低孕育劑的熔點。