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微量元素与稀土的中和作用效应分析

时间:2023-06-27 理论教育 版权反馈
【摘要】:自从球墨铸铁发现以来,一开始就对微量干扰元素给予了注意。近些年来,由于厚大断面球墨铸铁的发展、蠕墨铸铁的生产及球墨铸铁中微量合金化的研究,对微量元素在球墨铸铁中的行为,特别是关于稀土元素中和干扰元素的机制,已成为当前重要的研究课题。稀土元素的球化作用是Morrogh使用混合稀土金属首先论证的。Rice和Maligio研究了铈作为球化元素,特别是在薄壁铸铁件中的有益作用。

微量元素与稀土的中和作用效应分析

自从球墨铸铁发现以来,一开始就对微量干扰元素给予了注意。近些年来,由于厚大断面球墨铸铁的发展、蠕墨铸铁的生产及球墨铸铁中微量合金化的研究,对微量元素在球墨铸铁中的行为,特别是关于稀土元素中和干扰元素的机制,已成为当前重要的研究课题。

稀土元素的球化作用是Morrogh使用混合稀土金属首先论证的。最近,Mickelson和Merrill对富铈稀土材料进行了研究,发现铈在过共晶铸铁中最起作用,但所处理的铸铁要进行有效的孕育。Church研究了镁与铈结合在一起的球化影响,提出采用混合稀土金属或低铈稀土合金时,铈在过共晶铸铁中和薄壁亚共晶铸铁件中具有球化效果,以及在厚壁亚共晶铸铁件中保证球化所需要的最低含镁量。Rice和Maligio研究了铈作为球化元素,特别是在薄壁铸铁件中的有益作用。这些研究无疑都肯定了铈的球化作用。关于其他单个稀土元素的球化性能,也有所报道。Lalich提出,在一定的球化条件下,低铈稀土比高铈稀土对保证球化更为有效,铈和镧比镨、钕有较高的球化效果。Rice和Maligio又在标准球墨铸铁管的薄壁铸件生产中,发现铈是稀土元素中最有效的球化元素,铈的球化作用,比镧高3倍,比钕或钇大约高1.5倍。他们还研究了每一元素单独含量都不足以保证完全球化的条件时的复合球化效果,并建议采用多元低含量的球化元素,优点是反应平稳,回收率高,衰退慢,没有夹渣。有一些报道则认为只有铈和钇是有效的球化剂。但从数据的趋向来看,似乎所有稀土元素都能球化。

钇也是有效的球化元素。Kanter研究过一种以钇为基础的生产球墨铸铁的方法,但由于经济上的原因,限制了它的应用。

Mocluhan和Lalich都认为,稀土元素在球墨铸铁成核方面也起作用,并提出了促使球墨数量提高和减少碳化物形成的铈的最佳加入量。Lalich在一系列实验室的试验基础上指出:由于含有镧的缘故,低铈稀土比高铈稀土更有效,同时指出,单独加镧比单独加铈的石墨球数几乎多1倍以上。但是Mocluhan的试验结果则相反,认为在正常条件下,富铈合金具有更大的成核效果。Warrik用电子显微镜研究加入稀土0.093%~0.3%的试样,确实发现稀土硫化物作为球墨铸铁的晶核。然而在研究较低稀土 (到0.03%)的试验中,发现石墨球中心是Mg、Ca、Ce的硫化物,而不是La的硫化物。Lalich还作了Mg量不足时稀土元素作用的试验,结果指出,增加稀土不管是高铈或低铈的,都可提高球化率,但加入同样稀土总量时,低铈的比高铈的球化率高,也就是说,加入稀土元素可以降低保证球化所需的Mg量。但是高稀土量在提高球化率的同时,也增加了形成碳化物的倾向,虽然此时的石墨球数很多,但却很难在25mm断面的试样中完全消除铸态碳化物。(www.xing528.com)

关于石墨球化理论,还有许多课题有待研究。首先是对球状石墨需要更精确的观察与分析,包括晶核的微观结构、晶核的确切成分与分布、沿石墨球内部各元素的分布等。其次,关于球状石墨的长大机制,虽然螺型位错说越来越被承认与接受,但关于按这种方式进行长大的机制,还有待更直观的试验和进一步从理论上的论证。此外,还要回答气泡说及其他长大模型所提出的一系列问题。

【注释】

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