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反球化元素

反球化元素
反球化元素指那些只要少量存在于铁水时,就能部分或全部破坏石墨球化的元素。

硫和氧是工业铸铁中常存的反球化元素。

此外,还有一些偶存的反球化元素,如锡、锑、砷、铅、铝、铋、钛、硼等。

反球化元素按其作用机理可划分为两类。

一类是消耗型反球化元素,包括硫、氧、硒(Se)碲(Te)等,它们与镁及稀土元素形成MgS、MgO、MgSe、MgTe及稀土化合物消耗了球化元素。

另一类是晶界偏析型反球化元素,包括锡、锑、砷、铜、硼、钛铝等,它们在奥氏体中的平衡分配系数很小,并增加铁水中碳的活度,共晶结晶时,这些元素富集到共晶团边界,促使碳在共晶后期结晶成畸形的枝晶状等石墨,如果这些元素浓度很高,也可在共晶中期促成石墨畸变,形成团状或厚片状石墨。

此外还有一些元素属于中间型反球化元素,如铅和铋,在含量较低时主要通过偏析作用促成石墨畸变,含量较高时也消耗球化元素。

消耗型反球化元素使石墨由球状演变为厚片状、共晶状、以致片状石墨,它使热分析曲线逐渐变为具有灰铁的特征,即共晶结晶中期出现等温平台,后期明显回升。

晶间偏析型反球化元素对热分析曲线无明显影响,其中钛、硼、砷使过冷度增加,石墨演变为保留球墨多晶结构的各种畸变石墨,但不演变为片状石墨。

中间型反球化元素含量少时则与晶间偏析型影响相同,含量多时也可促成片墨并使热分析曲线回升。

因此,消耗型反球化元素造成球化不良,偏析型反球化元素造成石墨畸变。

反球化元素的原子量越大,反球化作用也越大,即允许的临界含量越小。

某一个反球化元素单独存在时,允许的临界含量比较大,例如单独存在铜,即使达到2~3%也不影响球化,含钛0.04%时,再含有1%的铜,就使球铁被破坏。

几种反球化元素共存时,其作用是叠加的。

钛促进其他反球化元素的破坏作用尤为恶劣。

铸件越厚,冷却速度越慢,反球化元素的破坏作用越强烈。

各种球化元素处理的球铁对反球化元素的敏感程度不同。

铈、镧、钍、镱等元素在不同程度上可以中和反球化元素的作用,放宽其临界含量。

例如可以抵消钛、铅、锑、铝的反球化作用所需的铈量分别为0.005%~0.007%、0.014%、0.015%和0.008%。

反球化元素对基体组织有不同的影响:碲、硼强烈促进形成白口;铜、砷、锡、锑、铅、铋稳定珠光体;铝、锆促进形成铁素体;硒没有影响。

在一定含量范围内,或者采用稀土镁球化剂时在稍宽的含量范围内,某些反球化元素可以减小厚断面铸件中心的石墨畸变。

例如加锡0.025%可以使125毫米厚的铸件中心石墨形状改善。

加碲0.005%,或者加入微量的铅、砷、铋也可起同样作用。

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