Al(铝)
铝在铸铁熔炼时将起脱氧剂的作用,会同溶解于铁液中的氧反应生成 Al2O3。这种氧化物会与SiO2形成硅酸盐相Al2O3.SiO2,或作为一种组份进入含钙硅酸盐相CaO.Al2O3.SiO2中。不含钙硅酸盐的孕育作用有限,含钙硅酸盐相可促成高的成核率。
加入小量铝可以提高Fe-C相图中稳定系的熔点。增大稳定和亚稳定凝固之间的温度范围,并可在无任何太大亚稳定凝固危险的情况下允许铁水有较高的过冷。这也使得铝是石墨一种的强稳定剂。
由于铁液中存在有铝,因而会增大对H的吸收,并可使较多的H含量溶解于铸铁液中。H在铁水中的溶解度将随熔体温度的下降而降低,过量的溶解H可成为气孔或所谓的针孔进行脱溶。这就是会使铸件机械性能和表面质量下降的铸造缺陷。
众所周知,在灰铁方面,Al 是用来增加抗拉强度。除了能促进H针孔的形成之外,Al还会因为氧化膜的包裹而造成缺陷。在球铁方面,Al能促进蠕状石墨的形成,尤其是在厚大断面铸件情况下。
作为一种脱氧剂来说,应当记住的是:渣量也会随其含量的增加而增大。
Al 的来源:Al 镇静钢废料,孕育剂,铁合金,被炉料中有色金属废料的污染,故意加入。
通常的含量小于 0.03%。
Ba(钡)
在铸铁熔体中将起脱氧剂的作用。Ba会同O反应,并生成为硅酸盐相 BaO.Al2O3.SiO2 和BaO.SiO2 的组份之一的氧化物 BaO。这两种相都具有一个在尺寸方面仅与石墨稍稍不同的六角形晶体结构。Ba会以与钙相同的方式起作用,但它同氧的反应是发生在Ca同O的反应结束以后。
加Ba的优点是:含Ba的活化晶核在较长时间内都是稳定的,而且将使孕育剂更加抗衰退。这样的结果就是一种能保持 20 分钟以上时间的孕育剂。这样一种孕育剂在浇铸大件和常出现延迟的生产线方面是很有用的。在灰铁和球铁这两种情况下,Ba能增加成核率。在晶核具有长时间稳定性的球铁方面,这种作用就是高球数,即或在镁处理后不加孕育剂的情况下也如此。
Ba会和钙生成一种易去除的渣。
由于Ba能促进和改善石墨的成核作用,因而使含Ba孕育剂成为白口的有效去除剂。
Ba的来源:含 Ba 孕育剂。
常用量,很少不大于 0.003%。
Ca(钙)
钙在铸铁熔体中将起脱氧剂的作用。Ca将与O起反应,并生成氧化物CaO,成为硅酸盐相—CaO.Al2O3.SiO2 和 CaO.SiO2的一部份。这两种硅酸盐相都有一个与石墨结构仅稍不同的六角形晶体结构。
Ca是通过孕育剂加到铸铁熔体中的,在那里将发生Ca同O生成硅酸盐相的反应。这些相将沉积在熔体中的其它氧化物表面上,并成为加速石墨成核和生长的活化晶核。这意味着为使凝固作用得以发生,熔体必须较小的过冷。这将防止发生亚稳凝固和生成铁碳化物。由此可见,在灰铁和球铁的凝固条件下,Ca有助于石墨的形成以及改善石墨的成核。
此外,Ca还有一个好作用:当将其用于球铁生产时,Ca能同S起反应从而生成CaS。这个CaS将对富Mg硅酸盐相起晶核作用,从而赋予石墨以球形而不是片形。
在球铁生产中,Ca将通过同S和O的反应,并生成硅酸盐相的途径而促进孕育过程的发生。这样一来的效果是:一个高的成核率和一个赋予高球数的高石墨球生长率。
Ca既能强化它自身的孕育作用,也能加强Al和Ba的孕育效果。
在铸铁熔体中,因钙含量太高而带来的问题是:使熔体中渣的生成量增多,以及可能使石墨的形态不对。而且,如果Ca含量太高,则会使FeSi基孕育剂在熔体中的溶解度下降。此外,过高的Ca还会促进碳化物的生成。这就是为什么对孕育剂的Ca含量有一个建议的上、下限的原因。孕育剂的Ca含量取决于是让Ca仅起孕育作用,还是还要其与铸铁熔体中的S起反应。
Ca 的来源:铁合金,球化剂,孕育剂。
常用量:多达 0.01%。
Sr(锶)
孕育剂中的Sr具有促进 A 型石墨生长的作用,尽管保持比其它孕育系统少的共晶晶粒数不变的时间相同。虽然其它孕育剂也能促使大量A型石墨的生成,但大量成核点会引起大量共晶晶粒的生成。石墨生长和晶粒数之间的这种不平衡会导致小共晶晶粒的生成,以及可能在晶粒之间产生收缩。Sr能促进生成较大的共晶晶粒,从而防止晶粒之间出现缩松。目前已有锶和锆组合一起使用的孕育剂用来生产具有石墨形态细小和机械性能优良的铸铁产品。
通常用量:达 0.003%。