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講述稀土在球墨鑄鐵中的作用


    稀土在球墨鑄鐵中的作用
  稀土能使石墨球化。自從H. Morrogh最先使用鈰得到球墨鑄鐵以來,先后許多人研究了各種稀土元素的球化行為,發現鈰是最有效的球化元素,其他元素也均具有程度不等的球化能力。
  結合國情,我國對稀土的球化作用進行了大量研制工作,發現稀土元素對常用的球墨鑄鐵成分(C3.6~3.8wt%,Si2.0~2.5wt%)來說,很難獲得同鎂球墨鑄鐵那樣完整均勻的球狀石墨;而且,當稀土量過高時,還會出現各種變態形的石墨,白口傾向也增大,但是,如果是高碳過共晶成分(C>4.0wt%),稀土殘留量為0.12~0.15wt%時,可獲得良好的球狀石墨。
  根據我國鐵質差、含硫量高(沖天爐熔煉)和出鐵溫度低的情況,加入稀土是必要的。球化劑中鎂是主導元素,稀土一方面可促進石墨球化;另一方面克服硫以及雜質元素的影響以保證球化也是必須的。
  稀土防止干擾元素破壞球化。研究表明,當干擾元素Pb、Bi、Sb、Te、Ti等總量為0.05wt%時,加入0.01wt%(殘余量)的稀土,可以完全中和干擾,并可抑制變態石墨的產生。我國絕大部分的生鐵中含有鈦,有的生鐵中含鈦高達0.2~0.3wt%,但稀土鎂球化劑由于能使鐵中的稀土殘留量達0.02~0.03wt%,故仍可保證石墨球化良好。如果在球墨鑄鐵中加入0.02~0.03wt%Bi,則幾乎把球狀石墨完全破壞;若隨后加入0.01~0.05wt%Ce,則又恢復原來的球化狀態,這是由于Bi和Ce形成了穩定的化合物。
  稀土的形核作用。20世紀60年代以后的研究表明,含鈰的孕育劑可使鐵液在整個保持期中增加球數,使最終的組織中含有更多的石墨球和更小的白口傾向。經研究還表明,含稀土的孕育劑可改善球墨鑄鐵的孕育效果并顯著提高抗衰退的能力。加入稀土可使石墨球數增多的原因可歸結為:稀土可提供更多的晶核,但它與FeSi孕育相比所提供的晶核成分有所不同;稀土可使原來(存在于鐵液中的)不活化的晶核得以長大,結果使鐵液中總的晶核數量增多。

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