铸铁中碳化硅孕育预处理..doc

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? ? ? ? 43.9LaS? ? ? ? 1.5? ? ? ? CaS? ? ? ? 8.3? ? ? ? MgS? ? ? ? 12.5? ? ? ? CaO?SiO2? ? ? ? 7.5? ? ? ? CaO?Al2O3?SiO2? ? ? ? 3.7BN? ? ? ? 2.0? ? ? ? AlN? ? ? ? 9.47? ? ? ? CaO? ? ? ? 13.3? ? ? ? α-Al2O3? ? ? ? 11.4? ? ? ? SrO?Al2O3?SiO2? ? ? ? 6.2CeS? ? ? ? 2.9? ? ? ? CaC2? ? ? ? 9.9? ? ? ? BaO?SiO2? ? ? ? 1.5? ? ? ? β-SiO2? ? ? ? 37.1? ? ?