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碳化硅在合成铸铁中的应用

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发表时间:2024-01-10 09:45

SiC加入灰铁中可促进A型石墨的生成,改善冶金质量,提高铁液的纯净度 ,而且SiC对孕育处理的回应能力很好。废钢(普通碳素钢)的碳硅含量低(C0.4%左右),组织细密,成熟度高,所以利用SiC和增碳剂的配合使用,可以获得组织和性能更优越的合成铸铁。碳化硅对球铁原铁水处理具有显著的减少白口倾向、消除反白口、改善组织的作用。在碳化硅的作用下,铁液的形核能力得到提高,进一步影响凝固过程,从而改善铸铁微观组织。

  熔炼温度在1400~1450℃时,SiC在铁液中未完全溶解,扩散速度较慢,但SiC熔炼温度大于1600℃时,虽然SiC能完全溶解,但SiC的吸收率增加减缓,因此将熔炼温度设置在1500~1550℃,此温度既能保证SiC具有较高的吸收率,也能保证铁水质量,且能降低能耗。

SiC的溶解吸热过程(硅铁是放热过程),降低了局部SiC富集区向铁液中的扩散速度。

一、从碳化硅的溶解特性的角度分析,它是一种十分理想的长效孕育剂,理由如下:

1. SiC孕育剂颗粒表面生成的SiO2膜阻隔(或延缓了)碳、硅元素在熔液中的扩散过程,防止过快自身浓度匀化,减少石墨衰退,十分利于长效孕育。

2. SiCFeSi孕育剂相比,SiC更能承受铁液温度不稳定,造成孕育不良效果的影响,即无论温度低或偏高,均可达到好的孕育效果。温度低时(在保证SiC处理所要求的最低温度前提下),SiC颗粒表面生成的SiO2膜不会被铁液中的C去和SiO2反应,将SiO2膜消失或变薄,因为铁液中的碳必须在温度超过一定值后,才能有碳出现,按:SiO2 + [C] = Si + CO↑ 式子进行。

3.如果铁液温度过高,超过了临界值,从热力学角度看,熔液中有[C]出现,它必然要与SiC颗粒外壳SiO2膜反应,破坏或消耗SiO2膜。可是实践证明,SiC颗粒附近存在一个富Si层,它阻碍了这上面[C]还原反应的进行。所以,不管是低温或高温,孕育结果稳定。

4. SiC做孕育剂所得到的石墨核心数要比FeSi的多,一方面,“C”直接做了核心;另一方面,富Si微区使它附近的“C”过饱和。以石墨析出。核心数量多与受SiO2膜保护,以及富Si、富C的液体“围墙”挡住,这三条件足以使它变成长效孕育剂及预处理剂。

5. SiC经人工氧化后形成一定数量的裂开SiO2膜,可保证孕育结果稳定,可人为控制。

6. SiC起到了保证长效孕育功能的Si源作用。

二、碳化硅预处理剂在灰铸铁、球墨铸铁生产中的作用:

1. SiC在灰铁预处理中的作用:

  (A)促进A型石墨的形成;

(B)减少共晶过冷度;

(C)增加共晶团数;

(D)减少初生奥氏体过冷度,初生奥氏体树枝晶多且短,有利于形成A型石墨。

2. SiC在球铁预处理中的作用:

A) 增加石墨球数,提高石墨球圆整度;

B) 降低铁液过冷度,减小白口倾向;

C) 具有脱氧功能,净化铁液,可减轻锈蚀炉料中氧化物的有害影响;

C)提高镁的收得率,减少球化剂的加入量;

D)改善铸件的力学性能和机加工性能。

  试验证明,选用84-88%左右的碳化硅,它含SiO2微细质点多,是最适合做铁液预处理剂的。

三、化学成分:(%

25-27

60-63

0.5

0.5

四、改性碳化硅的使用方法:

1、 作为预处理剂使用。铁水熔炼完成,出炉前3-5分钟将炉内的熔渣扒净。将本产品加到铁液表面即可,建议加入量0.15%-0.2%(根据铸件要求调整加入量)2-3分钟以后出炉即可。

2、如代替硅铁和增碳剂使用。在铁水熔炼前期,和增碳剂一同加入炉底。加入量根据炉料成分来调整(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%计算。


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