未經任何處理的商品鐵水生產蠕蟲石墨的工藝條件、過冷度和S、O含量不能滿足生產蠕蟲石墨的要求。 因此,要使石墨長成蠕蟲狀,就需要液化蠕化。目前,在所有的處理過程中,原則上都可以定義為亞球化處理和
生產蠕蟲石墨的工藝條件
對于未經處理的商品鐵水,其過冷度和S、O含量不能滿足生產蠕蟲狀石墨的要求。 因此,為了使石墨長成蠕蟲狀,需要對鐵水進行蠕蟲化處理。 目前,在所有的處理工藝中,原則上可分為亞球化處理和反球化處理兩種。
1 亞球化處理 在熔體中加入比球墨鑄鐵處理所需更多的球化元素,使其不能達到完全球化,然后對中間石墨進行的處理稱為亞球化處理。 使用的球化元素有:Mg、Ce、Ca。 蠕蟲狀石墨可以通過單獨用少量鎂亞處理鐵水獲得。 這些方法對原含硫量的范圍有嚴格的限制,而且,由于明天電爐熔化量增加,推薦使用單一的鎂作為蠕變元素。 例如,國際上推薦采用二次處理工藝(指先用后處理,將Mg控制在下限,再用送絲法補充Mg、Si濃度的工藝)。 這些工藝的優(yōu)點是生產穩(wěn)定,易于手工化,不含Ti,從而消除了TiN和TiC對加工性能的危害; 單鈰或含Ce的稀土元素也是很好的蠕蟲元素。 使用以Ce為主要成分的稀土(RE)進行蠕蟲處理的優(yōu)點是蒸汽含量提高,易于控制,反應產物比重大,不易上浮和下降。 此外,Ce有很強的激冷傾向,容易產生白點。 各單質稀土的蠕變能力不同,范圍最廣; Ca的球化能力弱于鎂和稀土,可減緩石墨由蠕蟲狀向塊狀轉變的過程,放寬合金添加范圍。 據報道,Ca的??白口傾向小于Mg和RE,因此用Ca處理可獲得薄壁蠕墨鑄鐵。 Ca的缺點是容易生成高熔點的硫氧化合物,鍍層合金表面阻礙繼續(xù)反應或結塊。 其次,鈣原子的直徑比較大,不易擴散,需要較高的加工溫度。
2 抗球化處理 球形石墨在抗球化元素的干擾下變成蠕蟲狀的過程稱為抗球化處理過程。 在眾多的抗球化元素中,Ti和Al是常用的元素。 由于它們的干擾能力弱,抗球化作用溫和,允許臨界濃度大,易于控制。 據報道,Al 在增加白口傾向的同時并沒有降低成核率。 增加蛭石的數量是有利的。 脫球化元素的臨界濃度與其在奧氏體中的平衡分配系數有關,見圖1。從圖中可以看出,平衡分配系數越小,允許的臨界濃度越小,其干擾作用越大。 Al、Ti的平衡分配系數比Sb、As、B、Pb的小,因此允許的臨界濃度也相應大。
3 冷卻速度隨冷卻速度即機械過冷度降低,石墨逐漸轉變?yōu)榍驙睿瑢е氯淠T鐵中石墨球數量增加,所占比例增加蠕蟲狀石墨。 因此,薄壁蠕墨鑄鐵的生產難度相對厚壁鑄鐵要大一些。 如果用稀土合金處理3.5mm的蠕墨鑄鐵坯,石墨會全部結塊。 但對于壁厚350-100t小鋼坯組成的蠕化劑品種,蠕化率仍能滿足滿意要求。
圖1 脫球化元素臨界濃度與奧氏體中平衡分配系數的關系
圖2S 添加量與鐵水中殘留Mg量的關系