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碳化硅在合成鑄鐵中的應用

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發(fā)表時(shí)間:2024-01-10 09:45

SiC加入灰鐵中可促進(jìn)A型石墨的生成,改善冶金質(zhì)量,提高鐵液的純凈度 ,而且SiC對孕育處理的回應能力很好。廢鋼(普通碳素鋼)的碳硅含量低(C0.4%左右),組織細密,成熟度高,所以利用SiC和增碳劑的配合使用,可以獲得組織和性能更優(yōu)越的合成鑄鐵。碳化硅對球鐵原鐵水處理具有顯著(zhù)的減少白口傾向、消除反白口、改善組織的作用。在碳化硅的作用下,鐵液的形核能力得到提高,進(jìn)一步影響凝固過(guò)程,從而改善鑄鐵微觀(guān)組織。

  熔煉溫度在1400~1450℃時(shí),SiC在鐵液中未完全溶解,擴散速度較慢,但SiC熔煉溫度大于1600℃時(shí),雖然SiC能完全溶解,但SiC的吸收率增加減緩,因此將熔煉溫度設置在1500~1550℃,此溫度既能保證SiC具有較高的吸收率,也能保證鐵水質(zhì)量,且能降低能耗。

SiC的溶解吸熱過(guò)程(硅鐵是放熱過(guò)程),降低了局部SiC富集區向鐵液中的擴散速度。

一、從碳化硅的溶解特性的角度分析,它是一種十分理想的長(cháng)效孕育劑,理由如下:

1. SiC孕育劑顆粒表面生成的SiO2膜阻隔(或延緩了)碳、硅元素在熔液中的擴散過(guò)程,防止過(guò)快自身濃度勻化,減少石墨衰退,十分利于長(cháng)效孕育。

2. SiCFeSi孕育劑相比,SiC更能承受鐵液溫度不穩定,造成孕育不良效果的影響,即無(wú)論溫度低或偏高,均可達到好的孕育效果。溫度低時(shí)(在保證SiC處理所要求的最低溫度前提下),SiC顆粒表面生成的SiO2膜不會(huì )被鐵液中的C去和SiO2反應,將SiO2膜消失或變薄,因為鐵液中的碳必須在溫度超過(guò)一定值后,才能有碳出現,按:SiO2 + [C] = Si + CO↑ 式子進(jìn)行。

3.如果鐵液溫度過(guò)高,超過(guò)了臨界值,從熱力學(xué)角度看,熔液中有[C]出現,它必然要與SiC顆粒外殼SiO2膜反應,破壞或消耗SiO2膜??墒菍?shí)踐證明,SiC顆粒附近存在一個(gè)富Si層,它阻礙了這上面[C]還原反應的進(jìn)行。所以,不管是低溫或高溫,孕育結果穩定。

4. SiC做孕育劑所得到的石墨核心數要比FeSi的多,一方面,“C”直接做了核心;另一方面,富Si微區使它附近的“C”過(guò)飽和。以石墨析出。核心數量多與受SiO2膜保護,以及富Si、富C的液體“圍墻”擋住,這三條件足以使它變成長(cháng)效孕育劑及預處理劑。

5. SiC經(jīng)人工氧化后形成一定數量的裂開(kāi)SiO2膜,可保證孕育結果穩定,可人為控制。

6. SiC起到了保證長(cháng)效孕育功能的Si源作用。

二、碳化硅預處理劑在灰鑄鐵、球墨鑄鐵生產(chǎn)中的作用:

1. SiC在灰鐵預處理中的作用:

  (A)促進(jìn)A型石墨的形成;

(B)減少共晶過(guò)冷度;

(C)增加共晶團數;

(D)減少初生奧氏體過(guò)冷度,初生奧氏體樹(shù)枝晶多且短,有利于形成A型石墨。

2. SiC在球鐵預處理中的作用:

A) 增加石墨球數,提高石墨球圓整度;

B) 降低鐵液過(guò)冷度,減小白口傾向;

C) 具有脫氧功能,凈化鐵液,可減輕銹蝕爐料中氧化物的有害影響;

C)提高鎂的收得率,減少球化劑的加入量;

D)改善鑄件的力學(xué)性能和機加工性能。

  試驗證明,選用84-88%左右的碳化硅,它含SiO2微細質(zhì)點(diǎn)多,是最適合做鐵液預處理劑的。

三、化學(xué)成分:(%

25-27

60-63

0.5

0.5

四、改性碳化硅的使用方法:

1、 作為預處理劑使用。鐵水熔煉完成,出爐前3-5分鐘將爐內的熔渣扒凈。將本產(chǎn)品加到鐵液表面即可,建議加入量0.15%-0.2%(根據鑄件要求調整加入量)2-3分鐘以后出爐即可。

2、如代替硅鐵和增碳劑使用。在鐵水熔煉前期,和增碳劑一同加入爐底。加入量根據爐料成分來(lái)調整(0.5%-2%)。其中硅的回收率80%-95%。

3.碳化硅的增硅量按加入量的50%計算。


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