钙的化合物对球状石墨的生核也有十分重要的作用 。
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孕育剂
用于球墨铸铁的原铁液中硫含量都很低,而且往往要进行炉外脱硫作业,很难稳定地将硫含量控制在很窄的范围内 。原铁液中的氧含量也难以准确地控制 。因此,生产球墨铸铁件时,要利用硫化物和氧化物作为球状石墨的外来晶核,可行的方法之一是将硫、氧和铈、钙都配合于孕育剂中 。
适用于球墨铸铁的、含铈、钙、硫、氧等多种元素的孕育剂,欧洲早已有商品供应,且有多种规格的产品以适应不同的生产条件 。这类孕育剂,主要成分仍是硅,但配有细微而分散的氧化物和硫化物,因而外观多呈黑色颗粒状 。表1中列出了其中一种的化学成分,由此可见这类孕育剂的大致情况 。
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这种孕育剂加入铁液以后,铈、钙与孕育剂本身所含的硫和氧反应,也与铁液中残留的硫和氧网反应,产生硫化物、氧化物和硫氧复合化合物 。这些化合物同样可作为球状石墨的外来晶核,对石墨的生核有重要的作用 。铈还可以与其他微量元素作用,形成稳定的金属间化合物,抑制其有害的影响 。采用这类孕育剂,如果处理、控制得当,就可以得到前节所列的效果 。
由于这类孕育剂中含有铈和钙,产生的硫化物、氧化物和硫氧复合化合物的稳定性好,用于球墨铸铁时,可在加镁处理之前作为预处理剂加入,加入镁后绝大部分仍能保持,不致被镁所还原 。
由于这类孕育剂中含有硫和氧,即使在加镁处理之后、铁液中硫、氧含量很低时加入,也能形成硫化物、氧化物和硫氧复合化合物,作为石墨的外来晶核 。因此,也可在球化处理后用于浇注过程中的瞬时孕育 。
含硫、氧 。铈、钙的孕育剂的应用
化学成分如表1的含硫、氧、铈、钙等元素的孕育剂(以下简称新型孕育剂),既可用于球化处理前的预处理,也可用于浇注过程中的瞬时孕育 。
1.用于预处理
为使新型孕育剂的应用得到最佳的效果,必须采用与其特点相适应的处理方法 。目前看来,采用三步处理法(即预处理、球化处理和孕育处理)效果较好 。
在加镁进行球化处理之前,用新型孕育剂对铁液进行预处理,引入的铈、钙不仅与孕育剂本身中的硫、氧结合,形成化合物,而且与铁液中的硫、氧反应,使铁液进一步脱氧、脱硫 。这两项条件对于石墨的球化都是非常有利的 。
预处理所用孕育剂的加入量,按需要加入的铈计算 。从理论上说,如不考虑温度、压力等外部条件,铈的加入量主要决定于两种因素:
与硫和氧生成稳定化合物所需的量;
与钛、铅、铋等有害元素化合或形成金属间化合物所需的量 。
实际生产中,很难准确掌握上述两方面的信息,而且,有害元素的含量往往变化无常,其在铁液中的状态也无从得知 。但是,在生产条件下进行的试验表明,一般情况下,以新型孕育剂为载体,铈的加入量为0.002~0.006%即可 。
铋在球墨铸铁中有使石墨形状退化的作用,通常都认为是有害元素 。但是,在孕育剂中含铈的条件下,铈与铋结合可形成大量晶核,使石墨球细小 。对于要求低温冲击韧度的铁素体球墨铸铁(如QT 400-18L),在加入含铈孕育剂的同时,加入少量的铋是十分有益的 。如果有必要加铋,可采用含铋的稀土硅铁合金,合金用量按加铋0.001~0.002%计算 。
铁液经预处理后,还应进行球化处理和孕育处理 。
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