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75硅鐵是常采用的孕育劑,其中的鋁、鈣含量對孕育效果有重要的作用,有報道說,不含鋁、鈣的硅鐵對灰鑄鐵的孕育作用很小,甚至沒有作用。一般認為:在鐵液中,鋁和鈣會與氧、氮反應,形成高熔點的化合物,成為石墨結晶的核心。孕育劑中元素的作用可以分為四大類:主要元素Si,提高C的活度,通過造成局域成分和溫度的不均勻而促進石墨化,是帶入其他元素的載體。而且,加入孕育劑后,鐵液中可形成局部的富硅微區(qū),有利于石墨析出。采購孕育用硅鐵時,不能不考慮其中鋁和鈣的含量。
對于作孕育劑的75硅鐵,美國相關標準規(guī)定含鋁量為0.75~1.75%,含鈣量為0.5~1.5% 。我國標準GB/T 2272-1987中有不同鋁含量的75硅鐵牌號,鋁含量的上限值分別為0.5%、1.0%、1.5%和2.0%,含鈣量的上限值則為1.0%。鑄鐵孕育處理所用的孕育劑,加入量很少,對鑄鐵的化學成分影響甚小,對其顯微組織的影響卻很大,因而能改善灰鑄鐵的力學性能,對其物理性能也有明顯的影響。但是,鐵液中的鋁含量不能太高,加入0.01%的鋁,就可能導致鑄件產(chǎn)生皮下氣孔。選擇孕育劑品種和確定孕育劑用量時,對此也應有所考慮。
硅鋇合金:
用含鋇20~30%的硅鋇合金作孕育劑,能顯著降低鑄鐵的白口傾向,并可使保持孕育效果的時間增至30min左右,特別適用于大型鑄件。處理時,合金加入量約為0.1%。
硅鈣合金:
硅鈣合金雖有很強的孕育作用,但是,除制成包芯線應用外,用粒狀合金作鑄鐵的孕育劑并不太合適,其主要缺點是:密度遠低于鐵液,易于飄浮而影響其與鐵液的作用。
孕育處理是提高鑄件性能的一個簡便而又行之有效的措施,廣泛地被人們采用,但是不少廠采用爐前孕育即爐前大孕育量處到紛孕育效果不明顯。這是為什么呢?我們來談談孕育劑加人方式對孕育效果的影響。
孕育處理對鑄鐵組織形成的作用和機理,目前國內(nèi)外對孕育處理的作用和機理,主要有兩種說法。即“鐵水中加人孕育劑后,將會形成大量難熔的高彌散度的懸浮物質。純硅或不含鈣、鍶、鋇、鋁的硅鐵不可用作孕育劑,其原因在于石墨靠鐵液中析出的二氧化硅異質生核,而二氧化硅靠鈣鍶鋇的硫氧化物異質生核,才能防止鐵液的過冷和白口傾向。構成了共晶團中石墨成核的非自發(fā)晶核”。另外還可能是“孕育劑加人后,使鐵水凝固時濃度起伏現(xiàn)象加劇,迫使石墨晶核的大量出現(xiàn)。
高鋁低鈣硅鐵孕育劑對消除灰鑄鐵白度效果顯著。含鉍硅鐵孕育劑彌補了單獨添加鉍效果不明顯的不足。硅鋯孕育劑能細化奧氏體枝晶,提高鑄鐵強度。鐵液中的鋁含量不能太高,加入0.01%的鋁,就可能導致鑄件產(chǎn)生皮下氣孔。選擇孕育劑品種和確定孕育劑用量時,對此也應有所考慮。在孕育劑中加入錳可以降低多元合金的熔點,促進其在鐵水中的擴散和吸收。硅、鈣、鋇、錳等孕育劑在這方面的作用尤為突出。
稀土孕育劑對降低白口鑄鐵的脆性有特殊作用。對于亞共晶灰鑄鐵,在不刻意降低碳含量的情況下,可以顯著改善石墨形態(tài),提高鑄鐵的強度,從而提高可加工性。
內(nèi)接種塊是節(jié)約資源、培育優(yōu)良效果的一種途徑。陶瓷泡沫過濾器被添加到澆注系統(tǒng)中,并且兩者構成鑄件的組合。孕育塊將受到更多鑄造企業(yè)的青睞。