鎂、稀土和鈣在鑄鐵中都有使石墨球化的作用,就對它們作用的綜合評價而言,但是,在以鎂作主要球化元素的條件下,如果配合以適當的稀土,就可以相得益彰、取得更好的球化效果。
1.脫硫、脫氧
鎂、鈣和稀土,在鐵液中都有很強的脫硫、脫氧作用。就元素與硫、氧作用和生成硫化物、氧化物的自由能而言,稀土(鈰)和鈣脫硫、脫氧的能力都比鎂強。但是,鎂的沸點為1107℃, 進入鐵液后迅速氣化,對鐵液有強烈的攪拌作用。同時,溶于鐵液中的氣體易于向氣泡中擴散、析出,從而被氣泡帶出。鐵液中的氧化物、硫化物夾雜也易于被氣泡吸附一并排出。如果考慮反應動力學的因素,鎂在鐵液中脫氧、脫硫的作用實際上強于稀土(鈰)和鈣。
2.抑制干擾元素的作用
球墨鑄鐵中,有一些元素起反球化的作用,通常稱之為干擾元素。干擾元素大致可分為兩類:一類,有人稱之為消耗型干擾元素,如硫、氧等,都易于與當前廣泛應用的各種球化元素形成化合物。鎂、稀土和鈣都可以脫硫、脫氧,消除它們的負面影響,當然其本身也要因此而消耗掉一部分。
3.對鑄鐵白口傾向的影響有其兩面性
溶于鐵液中的稀土,促進形成碳化物的作用很強,是反石墨化元素,但是,在以鎂為主的球化劑中配合以少量的稀土,因其具有增強孕育的作用,反而能使鑄鐵的白口傾向大為減輕。
可是,如果鐵液中殘留稀土量過多,就有增強鑄鐵白口傾向的作用。這種看似矛盾的現象,實際上并不矛盾,其原因是:稀土與硫、氧結合的能力很強,少量的稀土,很快就與鐵液中的硫和氧作用,形成大量細小的硫化物和氧化物,為鑄鐵的石墨化提供了大量異質晶核,使石墨球的數量大幅度增加,便于鐵中的碳向石墨球擴散,從而抑制白口的生成。如果稀土加入量多,除與氧和硫作用的以外,還有多余的溶于鐵液,這部分殘留稀土當然就會增強鑄鐵的白口傾向。
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南京諾金高速分析儀器廠
2021年12月20日
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