球墨铸铁热处理|热处理之球墨铸铁( 二 )

这种孕育剂加入铁液以后，铈、钙与孕育剂本身所含的硫和氧反应，也与铁液中残留的硫和氧反应，产生硫化物、氧化物和硫氧复合化合物。这些化合物同样可作为球状石墨的外来晶核，对石墨的生核有重要的作用。铈还可以与其他微量元素作用，形成稳定的金属间化合物，抑制其有害的影响。采用这类孕育剂，如果处理、控制得当，就可以得到前节所列的效果。
由于这类孕育剂中含有铈和钙，产生的硫化物、氧化物和硫氧复合化合物的稳定性好，用于球墨铸铁时，可在加镁处理之前作为预处理剂加入，加入镁后绝大部分仍能保持，不致被镁所还原。
由于这类孕育剂中含有硫和氧，即使在加镁处理之后、铁液中硫、氧含量很低时加入，也能形成硫化物、氧化物和硫氧复合化合物，作为石墨的外来晶核。因此，也可在球化处理后用于浇注过程中的瞬时孕育。
含硫、氧。铈、钙的孕育剂的应用
化学成分如表1的含硫、氧、铈、钙等元素的孕育剂（以下简称新型孕育剂），既可用于球化处理前的预处理，也可用于浇注过程中的瞬时孕育。
1.用于预处理
为使新型孕育剂的应用得到最佳的效果，必须采用与其特点相适应的处理方法。目前看来，采用三步处理法(即预处理、球化处理和孕育处理)效果较好。
在加镁进行球化处理之前，用新型孕育剂对铁液进行预处理，引入的铈、钙不仅与孕育剂本身中的硫、氧结合，形成化合物，而且与铁液中的硫、氧反应，使铁液进一步脱氧、脱硫。这两项条件对于石墨的球化都是非常有利的。
预处理所用孕育剂的加入量，按需要加入的铈计算。从理论上说，如不考虑温度、压力等外部条件，铈的加入量主要决定于两种因素：
与硫和氧生成稳定化合物所需的量；
与钛、铅、铋等有害元素化合或形成金属间化合物所需的量。
实际生产中，很难准确掌握上述两方面的信息，而且，有害元素的含量往往变化无常，其在铁液中的状态也无从得知。但是，在生产条件下进行的试验表明，一般情况下，以新型孕育剂为载体，铈的加入量为0.002～0.006%即可。
铋在球墨铸铁中有使石墨形状退化的作用，通常都认为是有害元素。但是，在孕育剂中含铈的条件下，铈与铋结合可形成大量晶核，使石墨球细小。对于要求低温冲击韧度的铁素体球墨铸铁（如QT 400－18L），在加入含铈孕育剂的同时，加入少量的铋是十分有益的。如果有必要加铋，可采用含铋的稀土硅铁合金，合金用量按加铋0.001～0.002%计算。
铁液经预处理后，还应进行球化处理和孕育处理。
经预处理的铁液，不仅因硫、氧含量降低可减少镁的用量，而且还有另一个促进石墨球状化的因素，那就是铁液与石墨界面处的表面张力大为提高。铁液的表面张力也是影响石墨球状化的重要因素之一，要使石墨以球状析出，铁液与石墨界面处的表面张力必须很高。铁液中溶有的硫和氧，都是使其界面处表面张力降低的重要因素。经预处理后，孕育剂中的铈、钙可将铁液中的硫和氧脱除到很低的程度，几乎可使表面张力倍增。因此，球化处理时镁的加入量可以减少，残留镁量在0.03%以下仍能保持球化正常。
铁液经预处理和加镁处理后，仍有一定的氧含量，孕育处理是保证石墨球的数量多和圆整度好所必需的。这种条件下，孕育剂可用75硅铁。
2.用于瞬时孕育
经球化处理和孕育处理后的铁液，如保持时间较长，其生核能力即大为削弱，导致铸件出现各种质量问题。如果在浇注过程中采用新型孕育剂进行瞬时孕育，就会有很强的生核作用。而且，有试验结果表明：采用这种孕育剂，可使石墨球的尺寸大、小兼备，呈双峰分布，有助于减少收缩缺陷。
以下举几个国外应用的实例，说明处理的效果。
（1）石墨球数量增多，厚截面铸件效果尤为明显
某铸造厂制造不同厚度的板状铸件，用感应电炉熔炼，浇注时随流瞬时孕育。原先用含锶（Sr）的孕育剂，后改用成分如表1所示的新型孕育剂，孕育剂改变前后，不同厚度铸件上测定的石墨球数见表2 。

由表2可见，无论铸件的壁厚如何，用新型孕育剂时，铸件组织中的石墨球数都比用含锶孕育剂时多。
还有一点也很值得注意：用新型孕育剂时，40mm厚铸件的石墨球数多于5mm厚的铸件，说明在铸件共晶凝固的过程中还有二次生核作用，这也是石墨球的尺寸呈双峰分布的原因。