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铸铁中碳化硅孕育预处理..doc

发布:2017-01-27约5.5千字共7页下载文档
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铸 铁 中 碳 化 硅 (预处理) (河南省中原轧辊责任有限公司) 1、前言 铁液的化学成分相同,熔炼工艺不同,获得铸铁的性能差异很大。铸造工厂采取铁液过热、孕育处理、改变炉料配比、添加微量或合金元素等方法,提高铸铁的冶金质量和铸造性能,同时使力学性能和加工性能得到较大提高。 感应电炉熔炼铁液,可以有效地控制铁液温度,精确的调整化学成分,元素烧损少,硫、磷含量低,对于生产球墨铸铁、蠕墨铸铁和高强度灰铸铁非常有利。但是感应电炉熔炼铁液的形核率减少,白口倾向大,易于产生过冷石墨,虽然强度和硬度有所增加,但铸铁的冶金质量并不高。 上世纪八十年代,出国考察学习的我国工程师,看到国外铸造厂电炉熔炼时加入黑色碎玻璃状物体,经过询问得知这是碳化硅。国内的日资铸造企业也长期大量使用碳化硅作添加剂。冲天炉或电炉熔炼铁液,加入预处理剂SiC的优点很多。 碳化硅有磨料级和冶金级之分,前者纯度高价格贵,后者价格低廉。加入熔炉内的碳化硅转化成铸铁的碳和硅,一是提高碳当量;二是加强了铁液的还原性,[2]大大减轻锈蚀炉料的不利作用。加入碳化硅可以防止碳化物析出,增加铁素体量,使铸铁组织致密,显著提高加工性能并使切削面光洁。增加球墨铸铁单位面积石墨球数,提高球化率。对于减少非金属夹杂物和熔渣,消除缩松,消除皮下气孔也有良好的作用。 2、预处理的作用 2.1 形核的原理 在Fe-C共晶系中,灰铸铁在共晶凝固阶段由于石墨的熔点高,是共晶体的领先相,奥氏体借助石墨析出。以每个石墨核心为中心所形成的石墨+奥氏体两相共生共长的晶粒称共晶团。存在于铸铁熔液中的亚微观石墨聚集体、未熔的石墨微粒、某些高熔点硫化物、氧化物、碳化物、氮化物颗粒等,都可能成为石墨的非均质晶核。球墨铸铁的形核与灰铸铁形核没有本质区别,只是核心物质中增加有镁的氧化物和硫化物。? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? 铁液中石墨的析出必须经历形核和生长两个过程。石墨的形核有均质形核和非均质形核两种方式。均质形核亦称自生晶核。铁液中有大量起伏不定的,超过临界晶核尺寸的,近程有序排列的碳原子集团,可能成为均质晶核。实验证明均质晶核的过冷度很大,必须主要依靠非均质晶核作为铁液中石墨的生核剂。铸铁熔液中存在大量外来质点,每1cm3铁液中,仅氧化物质点就有500万个。只有那些与石墨的晶格参数、位相存在一定关系的质点,才能成为石墨形核基底。晶格匹配关系的特征参数称平面失配度。当然只有晶格平面失配度小,才能够让碳原子容易与石墨晶核匹配。如果晶核材料是碳原子,那么它们的失配度为零,这样的成核条件最好。[1] ? ?? ?? ?? ?表1? ???晶格匹配失配度与形核能力的关系[1]? ?? ?? ?? ?? ??? ? ???Tab.1??Related to crystal lattice mismatch degree and nucleate ability 失配度(δ)? ? ? ?? ? <6%? ? ? ? 6~12%? ? ? ? >12% 形核能力? ? ? ? 形核能力最强? ? ? ? 有形核能力? ? ? ? 形核能力微弱 表2? ?? ?一些物质某晶面与石墨晶面的失配度[3] Tab.2? ? Mismatch degree of a few crystal face and graphite crystal face? ?? ?? ?? ?? ?? ? 物质? ? ? ? δ%? ? ? ? 物质? ? ? ? δ%? ? ? ? 物质? ? ? ? δ%? ? ? ? 物质? ? ? ? δ%? ? ? ? 物质? ? ? ? δ% C? ? ? ? 0? ? ? ? BaS? ? ? ? 7.5? ? ? ? MnS? ? ? ? 10.2? ? ? ? SrO?SiO2? ? ? ? 3.5? ? ? ? β-Si3N4? ? ? ? 43.9 LaS? ? ? ? 1.5? ? ? ? CaS? ? ? ? 8.3? ? ? ? MgS? ? ? ? 12.5? ? ? ? CaO?SiO2? ? ? ? 7.5? ? ? ? CaO?Al2O3?SiO2? ? ? ? 3.7 BN? ? ? ? 2.0? ? ? ? AlN? ? ? ? 9.47? ? ? ? CaO? ? ? ? 13.3? ? ? ? α-Al2O3? ? ? ? 11.4? ? ? ? SrO?Al2O3?SiO2? ? ? ? 6.2 CeS? ? ? ? 2.9? ? ? ? CaC2? ? ? ? 9.9? ? ? ? BaO?SiO2? ? ? ? 1.5? ? ? ? β-SiO2? ? ? ? 37.1? ? ?
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