球墨鑄鐵的制備工藝與灰鑄鐵差別很大,主要在于要加入鎂進行球化處理。鎂對硫的親和力很強,向鐵液中加入鎂,首先是與硫反應,生成MgS,這當然要消耗鎂、從而影響石墨的球化。因此,通常都認為:對生產球墨鑄鐵而言,硫是非常有害的元素。
再則,鎂與氧的親和力也比錳、硅強得多,在高溫下,還可以使鐵液中已經含有的MnO、SiO2還原,生成MgO,如果鐵液中各種氧化物的含量很高,也會導致鎂的耗用量大,從而影響化石墨的球化。
鐵液中存在粒度較大的MgS,還可能與粒度較大的MgO、MgSiO3等非金屬夾雜物聚集成團,導致鑄件產生‘夾渣’缺陷。
因此,通常都認為:對生產球墨鑄鐵而言,硫是非常有害的元素。采用沖天爐熔煉時,往往需要在球化處理之前對鐵液進行脫硫處理。只在原鐵液中的含量降低到0.02%以下,才能保證石墨的球化良好,采用型內球化工藝時,還應使硫含量降低到0.01%。
但是,球墨鑄鐵共晶凝固過程中,石墨結晶析出所依附的異質晶核,也是由硫化物和氧化物構成的,為了確保石墨的球化正常,在球墨鑄鐵中,硫和氧又都是不可或缺的元素,關鍵在于控制是否得當。
目前,以下兩種觀點已經逐步成為鑄造行業同仁的共識。
1、為了球化處理的效果良好,應該保證原鐵液中的硫含量低,但是,如果原鐵液中的硫含量過低,球化處理過程中產生的微細硫化物很少,會增大石墨成核的難度,因此,球化處理前,原鐵液中的也不宜過低,即所謂‘過猶不及’,最好保持在0.005~0.015%之間。
灰鑄鐵中尤其是牌號較高的灰鑄鐵件,并不是硫、磷越低越好,而是應有一個適當的量。
硫對灰鑄鐵的影響:
(1)含硫量對灰鑄鐵共晶團的影響:
由于硫化物可以作為共晶石墨形核的基底,同時又能抑制共晶團的長大,但是,硫又是促進鑄鐵形成白口的元素,所以,適當的硫量是有利的。
從減少白口的角度考慮,含硫量在0.041%時,白口寬度最小,無論孕育與否都一樣,但共晶團數則處于中間狀態。
(2)硫對灰鑄鐵機械性能的影響:
試驗表明:無論孕育或非孕育鑄鐵,當S(? )≤0.04%時,其布氏硬度隨硫量的增加而迅速提高;當S>0.04%后,硬度的增加趨緩,含硫量在0.006%時,基體中有40%珠光體,而在含硫0.04%時,珠光體含量為100%,無論對于孕育或非孕育灰鑄鐵,其抗拉強度在S0.04—0.06%之間達到最大值,而且相對硬度達最低值。
同時,實驗表明,當灰鐵的含硫量低于0.04%時,難以使含Sr的Si—Fe發揮孕育作用。
2、鎂是作用很強的脫硫劑、脫氧劑,球化處理后,為改善低硫、低氧鐵液中石墨生核的條件,宜在孕育劑中配加適量的活性硫和活性氧,再配以適量的鈰、鈣、鋁等元素,使之在共晶轉變前在鐵液中產生大量細微而分散的氧化物和硫化物,形成球狀石墨的異質晶核。
適用于球墨鑄鐵的、含硫、氧等多種元素的孕育劑,十多年前歐洲早就有商品供應,且有多種規格的產品,以適應不同的生產條件。這類孕育劑,主要成分仍是硅,但配有FeS、FeO和鈰、鈣、鋁等元素。
這種孕育劑加入鐵液以后,鈰、鈣與孕育劑本身所含的硫和氧反應,也與鐵液中殘留的硫和氧反應,產生硫化物、氧化物和硫氧復合化合物。這些化合物同樣可作為球狀石墨的異質晶核,對石墨的生核有重要的作用。鈰還可以與其他微量元素作用,形成穩定的金屬間化合物,抑制其有害的影響。采用這類孕育劑,如果處理、控制得當,就可以得到很好的效果。
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再則,鎂與氧的親和力也比錳、硅強得多,在高溫下,還可以使鐵液中已經含有的MnO、SiO2還原,生成MgO,如果鐵液中各種氧化物的含量很高,也會導致鎂的耗用量大,從而影響化石墨的球化。
鐵液中存在粒度較大的MgS,還可能與粒度較大的MgO、MgSiO3等非金屬夾雜物聚集成團,導致鑄件產生‘夾渣’缺陷。
因此,通常都認為:對生產球墨鑄鐵而言,硫是非常有害的元素。采用沖天爐熔煉時,往往需要在球化處理之前對鐵液進行脫硫處理。只在原鐵液中的含量降低到0.02%以下,才能保證石墨的球化良好,采用型內球化工藝時,還應使硫含量降低到0.01%。
但是,球墨鑄鐵共晶凝固過程中,石墨結晶析出所依附的異質晶核,也是由硫化物和氧化物構成的,為了確保石墨的球化正常,在球墨鑄鐵中,硫和氧又都是不可或缺的元素,關鍵在于控制是否得當。
目前,以下兩種觀點已經逐步成為鑄造行業同仁的共識。
1、為了球化處理的效果良好,應該保證原鐵液中的硫含量低,但是,如果原鐵液中的硫含量過低,球化處理過程中產生的微細硫化物很少,會增大石墨成核的難度,因此,球化處理前,原鐵液中的也不宜過低,即所謂‘過猶不及’,最好保持在0.005~0.015%之間。
灰鑄鐵中尤其是牌號較高的灰鑄鐵件,并不是硫、磷越低越好,而是應有一個適當的量。

硫對灰鑄鐵的影響:
(1)含硫量對灰鑄鐵共晶團的影響:
由于硫化物可以作為共晶石墨形核的基底,同時又能抑制共晶團的長大,但是,硫又是促進鑄鐵形成白口的元素,所以,適當的硫量是有利的。
從減少白口的角度考慮,含硫量在0.041%時,白口寬度最小,無論孕育與否都一樣,但共晶團數則處于中間狀態。
(2)硫對灰鑄鐵機械性能的影響:
試驗表明:無論孕育或非孕育鑄鐵,當S(? )≤0.04%時,其布氏硬度隨硫量的增加而迅速提高;當S>0.04%后,硬度的增加趨緩,含硫量在0.006%時,基體中有40%珠光體,而在含硫0.04%時,珠光體含量為100%,無論對于孕育或非孕育灰鑄鐵,其抗拉強度在S0.04—0.06%之間達到最大值,而且相對硬度達最低值。
同時,實驗表明,當灰鐵的含硫量低于0.04%時,難以使含Sr的Si—Fe發揮孕育作用。
2、鎂是作用很強的脫硫劑、脫氧劑,球化處理后,為改善低硫、低氧鐵液中石墨生核的條件,宜在孕育劑中配加適量的活性硫和活性氧,再配以適量的鈰、鈣、鋁等元素,使之在共晶轉變前在鐵液中產生大量細微而分散的氧化物和硫化物,形成球狀石墨的異質晶核。
適用于球墨鑄鐵的、含硫、氧等多種元素的孕育劑,十多年前歐洲早就有商品供應,且有多種規格的產品,以適應不同的生產條件。這類孕育劑,主要成分仍是硅,但配有FeS、FeO和鈰、鈣、鋁等元素。
這種孕育劑加入鐵液以后,鈰、鈣與孕育劑本身所含的硫和氧反應,也與鐵液中殘留的硫和氧反應,產生硫化物、氧化物和硫氧復合化合物。這些化合物同樣可作為球狀石墨的異質晶核,對石墨的生核有重要的作用。鈰還可以與其他微量元素作用,形成穩定的金屬間化合物,抑制其有害的影響。采用這類孕育劑,如果處理、控制得當,就可以得到很好的效果。
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