稀土镁硅铁合金中稀土对球化质量的影响

wangshuailing

不同型号球化剂中常含有一定量的稀土，各个厂家根据自身生产的条件，使用原材料的品质，与产品情况，选用适合于自身的球化剂。不同型号的球化剂稀土含量有一定的差异。本文就稀土对球化处理质量的影响加以论述。以为企业在选用球化剂时做一定的参考。
稀土有以下四点作用：
1、 净化作用。
2、 球化作用。
3、 中和反球化元素的干扰作用。
4、 孕育作用。
下面我们就以上的四点作用进行详细说明：
（一）稀土的净化作用
①脱氧
稀土元素与氧有极强的化学亲和力。在铁液中，稀土有很强的脱氧作用，其脱氧能力随它们原子序数的增加、原子半径的减小而降低，其热力学稳定性比镁、铝、硅等的化合物都高，是常用合金最强的脱氧剂。稀土氧化物的熔点远比铁液温度高，有的氧化物密度接近或超过铁液的密度，故很难将它从铁液中排出。可以弥散在铁液中，成为石墨形核的核心。
由于稀土、氧化物大都属于强碱性氧化物，或中性氧化物，它们如果与酸性氧化物中和，可生成低熔点，低密度的复杂氧化物。可以从铁液中上浮排出，达到脱氧目的。
②脱硫
稀土元素与硫也有极强的亲和力，其铈的脱硫能力居常用元素之首。
稀土脱硫产物的熔点和密度均比钙、锰、镁等的硫化物高得多。但稀土硫化物的密度大多接近于铁液的密度。这些高熔点的小质点可以作为球化过程中石墨形核的基底，起着一定的孕育作用。
（二）球化作用
稀土本身是一种弱的球化剂，与镁相比，它具有抗干扰的能力强、抵抗衰退能力强、球化处理平稳、安全的特点。但由于稀土元素的密度大，沸点高，原子半径大。当它们被加入到铁液中后，不会发生沸腾搅拌作用。它在铁液中的扩散能力也比较差，所以反应的速度慢。结果在有限的球化处理以及凝固前这段时间内反应不彻底，即脱硫脱氧不彻底。因此，球化作用单靠自身不能短时间完成，它的球化能力也因此认人怀疑。但只要为其创造一个优良的动力学条件，它就能表现出优良的球化能力。在利用稀土镁硅铁合金球化处理的过程中，镁的搅拌作用一定程度上提供了这种动力条件。

（三）中和反球化元素的干扰作用
铁液中常含有反球化微量元素，如锌、铅、钛、砷、铋、锑、锡、硒、碲、铝等。
它们均为低熔点物质。它们在铁液中，或消耗球化剂中的镁，或偏析而干扰石墨球化。而稀土元素可以同这些干扰元素生成稳定的化合物，从而中和、抵消或减轻微量元素对球化的干扰作用。稀土与这些元素生成的化合物的熔点，比镁的同类化合物的熔点高，说明稀土与这些元素之间的作用比镁强，从而抵消它们对镁的球化干扰作用。

球墨铸铁中微量元素的参考限量

元素 Al Ti Pb As Sb Bi Sn Te Se
% 0.05 0.07 0.002 0.05 0.01 0.002 0.05 0.003 0.03

球墨铸铁中常见微量元素化合物的密度与熔点

化合物名称 LaZn LaZn11 CeZn MgZn2 LaPb3 CePb3 Mg2Pb LaSn3 La2Sn CnSn3 Mg2Sn
密度g/c㎡ 6.714 7.27 6.701 —— 10.50 10.8 —— 7.516 4.18 7.65 ——
熔点K 1088 1235 983 863 1273 1443 823 1408 1693 1435 1053

一般情况下，当单个的铅，碲，铋，锑含量分别为0.05%时，加0.01%的稀土，混合稀土便可抵消它们的干扰作用。

（四）孕育作用
如前所述，在球化处理过程中，稀土与铁液中的元素形成的各种氧化物、硫化物或硫氧化物及其它稀土复合物，都是高熔点的弥散的稳定化合物质点。其中有的可以做为石墨结晶的外来晶核，起到孕育作用，从而可以获得更多、更细的石墨球。

综上所述，稀土镁硅铁中所含有的一定量的稀土，首先是起脱硫脱氧作用。因此，当铁液中的干扰元素及硫氧含量很低的情况下，尽可以选用较低稀土含量的球化剂。这么做有利减少缩松夹渣等基它缺陷的产生，从而有助于生产出高品质的球墨铸铁件。但如果是生产中所用原材料品质低劣，无法确定抗干扰元素含量，特别又是冲天炉熔炼时，球化剂中保有一定量的稀土便尤为重要。

zhaoyangyang

谢谢王版主的分享，学习了！
稀土的作用：脱硫、脱氧；球化；孕育；中和反球化元素的干扰作用
但稀土的不利作用是否在于增大球铁的缩松倾向和增大白口倾向，如何消除？

coolfire66

容易产生缩松和反白口

铸造小猫

请教一下楼主，球化剂中的稀土中LA,Ce的比例该是怎样的为好，谢谢

RT-FLEX

回复 4# 铸造小猫


    记得以前咨询过，常见的球化剂稀土元素90%以上是Ce基，La系稀土资源较少，也就不常见。
     对球化的影响，这方面应该有论文。

铸造小猫

回复 5# RT-FLEX
我听到的说法是4:6，具体谁多没有印象了，印象中埃肯有款含La的球化剂

RT-FLEX

回复 6# 铸造小猫


    论坛里有篇论文《镧基稀土镁球化剂的应用》，刚看了。
他的观点是，镧与硫氧生产化合物的自由能更低，亲和力比铈强，可提高镁的残留量，
综合应用效果要与铈基相当甚至更好一点。

四海人士

生产大型球铁件我们使用的钇基重稀土，钇基重稀土抗衰退能力强。