[科普中國(guó)]-球化劑

概述

使鑄鐵中的石墨結(jié)晶成球狀的添加劑，謂之“球化劑”?！扒蚧瘎钡闹饕煞质乔蚧?，如Mg、Ce、Ca等。球墨鑄鐵中的球狀石墨就是鑄鐵鐵液經(jīng)球化處理后而成，使其強(qiáng)度大大高于灰鑄鐵，韌性?xún)?yōu)于可鍛鑄鐵，同時(shí)還能保持灰鑄鐵的一系列優(yōu)點(diǎn)。但球墨鑄鐵熔鑄時(shí)所使用的“球化劑”能增加焊縫產(chǎn)生“白口”和淬硬組織的傾向，使焊縫及熱影響區(qū)(尤其是熔合區(qū))誘發(fā)裂紋。故球墨鑄鐵的焊接性要比灰鑄鐵更差。2

我國(guó)普遍使用的球化劑是硅鐵稀土鎂合金，國(guó)外大都采用鎂系球化劑(純鎂和鎂合金)，少數(shù)國(guó)家則采用鈣系球化劑。1

球化劑的發(fā)展對(duì)促進(jìn)球鐵生產(chǎn)起著重要的作用。鈰是很早被確認(rèn)的球化劑，當(dāng)時(shí)鈰的來(lái)源稀少，對(duì)鐵水成分要求苛刻，使鈰球鐵無(wú)法用于工業(yè)生產(chǎn)。鎂球化劑才使球鐵獲得工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)應(yīng)用，由純鎂到鎂鎳、鎂銅、鎂硅鐵合金球化劑的發(fā)展，促進(jìn)了球鐵生產(chǎn)的擴(kuò)大。稀土鎂硅鐵球化劑的發(fā)展使我國(guó)球鐵生產(chǎn)基本上立足于國(guó)內(nèi)資源，建立了我國(guó)的稀土鎂球鐵系列，擴(kuò)大了生鐵的使用范圍，提高了球鐵鑄件性能和質(zhì)量，使球鐵生產(chǎn)更加蓬勃發(fā)展。釔重稀土的應(yīng)用為發(fā)展新型復(fù)合球化劑創(chuàng)造了條件。各種球化元素的綜合利用，將為球鐵生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展和提高創(chuàng)造良好條件。

對(duì)球化劑的基本要求是。

(1)球化能力強(qiáng)；

(2)資源豐富、價(jià)格低廉、易于熔制；

(3)對(duì)各種成分(如共晶度、含硫量、含反球化元素及合金元素)和溫度的鐵水適應(yīng)能力強(qiáng)；

(4)球化反應(yīng)動(dòng)力學(xué)條件好，反應(yīng)又比較平穩(wěn)，反應(yīng)產(chǎn)物易于排除，用量少，降溫少，球化處理工藝性好。3

球化劑的類(lèi)型包括鎂硅系合金、稀土鎂硅系合金、鈣系合金(日本用的較多)，鎳鎂系合金、純鎂合金、稀土合金。其中最為廣泛的是稀土鎂硅鐵合金，鈣鎂球化劑主要是日本生產(chǎn)和應(yīng)用，如日本信越(SHIN--ETSU)生產(chǎn)的鈣系合金NC5、NCl0、NCl5、NC20、NC25中鎂含量從4%～28%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))變動(dòng)，但鈣含量變化較小，其變化范圍為20%～31%(質(zhì)量分?jǐn)?shù))；此類(lèi)合金白口傾向小，但要求處理溫度高，處理后渣量大。鎳鎂合金在美洲、歐洲均有應(yīng)用，這些合金的優(yōu)點(diǎn)是相對(duì)密度大，反應(yīng)平穩(wěn)，鎳可起合金化作用，價(jià)格貴，這種合金在中國(guó)較少應(yīng)用。純鎂合金處理時(shí)要用專(zhuān)用的壓力加鎂包，鎂的吸收率高，但處理安全措施極為嚴(yán)格，生產(chǎn)中應(yīng)用比較少。

稀土是發(fā)明球墨鑄鐵時(shí)使用的球化劑，它的發(fā)現(xiàn)推進(jìn)了球墨鑄鐵應(yīng)用的進(jìn)程。價(jià)格高，白口傾向大，過(guò)量會(huì)使石墨變態(tài)，現(xiàn)在已不作為球化劑單獨(dú)使用，僅作為輔助球化元素。

鎂粉和鐵粉及所設(shè)計(jì)的硅含量直接加壓成型，這種球化劑中含硅很低，通常稱(chēng)為低硅壓塊狀球化劑，因而為后續(xù)的孕育提供了大的余地，有利于生產(chǎn)鑄態(tài)球墨鑄鐵，但這種合金易漂浮，處理效果波動(dòng)大，處理時(shí)最好跟塊狀球化劑混合使用。將鎂粉、鐵粉包覆在薄鋼板或鋼板中，將其快速送入鐵液中達(dá)到球化目的。這種球化劑較貴，且設(shè)備投資大，但處理時(shí)合金吸收率高，因此處理球墨鑄鐵的總成本幾乎沒(méi)有提高。粉狀球化劑使用時(shí)將鎂粉與抑制劑混合放人包內(nèi)，并使鐵液從合金表面上流過(guò)，逐層與合金反映達(dá)到球化效果，這種專(zhuān)門(mén)工藝稱(chēng)之為MC。4

球化劑的選用原則及應(yīng)用(一)金屬爐料中干擾球化元素的含量

(1)生鐵中 含量較高，如 生鐵，球化劑應(yīng)含有適量的稀土。

(2)當(dāng)爐料中干擾元素含量較高時(shí)，應(yīng)選用含稀土較高的球化劑。

(3)用高純生鐵T