球化元素就是能把铁液中的片状石墨转化为球状石墨的元素。化学周期表中几乎所有元素的转化能力都被进行了研究。认为镁是主要的球化元素,此外某些情况下镧、钙、钇也能用作辅助的球化元素。
球墨铸铁件中球化元素的残留量与铸件的大小、壁的厚薄以及原铁液的硫含量有关,要保证石墨成球以及球化的稳定性,有效残留镁量应>0.030%。为了保证镁有必要的回收率, 镁合金球化剂的镁含量常低于10%。
稀土元素球化能力次于镁,国内球化剂中的稀土含量一般分为高量(7%~9%) 、中量(4%~6%)和低量(1%~3%)三档。
稀土有轻稀土和重稀土之分,国内生产普通球墨铸铁主要以镧(La)为主的轻稀土球化剂,但是随着对重稀土的不断研究,其在厚大断面球铁中已经开始使用,而且使用效果良好,可以有效地克服厚断面大型球墨铸铁件易出现断面敏感性强、断面中心部位力学性能低等问题。值得注意的是,目前正在发展一些球化元素与干扰元素复合球化剂,以改善大断面球铁的处理效果及石墨球的圆整度。
钙一般在球化剂中是元素,适量(电炉用一般采用2%~3%Ca)可以控制球化剂在铁液中的吸收与反应速度。与球化元素有关的是,要控制残余镁和稀土不能过高,这对减少宏观和微观缩松都有明显效果,缩松倾向几乎与球化元素成正比。但是要注意过量的钙,不仅球化剂熔化慢,而且还会导致石墨向蠕虫状发展,尤其是大断面球墨铸铁,因此在大断面球铁生产中一定要注意球化剂中钙的控制,球化剂中的钙低还有一个直观反映是球化后浇包里面渣少。
钡在球化剂中是为了发挥稀土、镁、钙元素的协调作用,降低稀土和镁的含量,使球化效果更好。钡作为石墨化元素与镁一起可降低镁在高温下的蒸汽压,提高镁的吸收率,增加单位体积球墨铸铁的石墨球数,强化孕育的效果,抑制碳化物的形成。
原材料制备:
稀土硅铁合金:这是球化剂中稀土元素的来源。它要求不潮湿,不需要粉碎,成分均匀,无需夹杂物。稀土硅铁通常含有23-30%的稀土。
金属镁:镁主要以镁硅合金相存在,有利于降低镁的氧化烧损。合金中的镁也可分为有效镁和无效镁,无效镁主要指氧化镁。因此,原料镁必须是高纯度的(一级镁,含镁99.7%以上),杂质少,不能氧化。
硅铁:要求铝含量低,结构紧凑,无粉化现象,无夹杂。我国标准75以下的硅铁是耐火材料,杂质较多,不宜使用。
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