铁硅孕育剂接种石墨铁的技术介绍_常州市华尔泰合金有限公司

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铁硅孕育剂接种石墨铁的技术介绍

发布时间：

2020-01-19

纯硅铁（FeSi）是非常弱的孕育剂，但是活性元素的常用合金载体，可在整个熔体中良好分散。通常将元素的组合用于特定的成核性能，并包含在Si含量为50％至80％的FeSi基合金中。

本文着重介绍使用硅孕育剂来接种石墨铁。

用硅铁孕育剂接种是制备石墨铁的最后阶段，涉及引入少量高度可氧化的元素，例如铝（Al），钡（Ba），铋（Bi），钙（Ca），锶（ Sr），锆（Zr）或稀土铈（Ce）和镧（La）。

纯硅铁（FeSi）是非常弱的孕育剂，但是活性元素的常用合金载体，可在整个熔体中良好分散。通常将元素的组合用于特定的成核性能，并包含在Si含量为50％至80％的FeSi基合金中。

为什么接种很重要？

石墨是铸铁中的重要元素，会影响最终铸件的强度和硬度。接种通过减少过冷并延长石墨的沉淀来发挥作用。最大限度地增加石墨的潜在析出物，可以降低发生收缩（粗大和微小）和碳化物缺陷（边缘和反向）的风险，并有助于实现一致的铸造和机械性能。因此，应通过添加钢包，后期浇注（GSK或MSI尺寸），模内技术和线材形式对所有石墨等级的铸铁进行接种。

尽管片状和球状牌号的成核机理需要具有不同晶体结构的核，但大多数孕育剂可用于片状和球状牌号。

片状/灰铁的接种

所有片状石墨核的核心都存在硫化锰（MnS）颗粒。孕育剂中存在的活性元素与MnS颗粒相互作用，从而形成所需的晶体，以形成片状石墨。因此，重要的是，基础铁中含有适当含量的Mn和S以帮助成核过程。

允许正确平衡MnS的常用比例为：％Mn ＝（％S×1.7）+0.3。但是，MnS析出的温度也很重要。为了帮助获得最大的成核潜能，MnS需要在液相线温度（TL）和低共晶温度（TElow）之间沉淀。因此，应选择Mn和S含量以确保MnS的最佳析出。

在共晶冷冻过程中需要一定程度的过冷度，以提供能量使石墨沉淀。低水平的过冷促进了

“ A”型石墨的形成。如果过冷度过低，则B，D和E型石墨的风险会增加。如果过量，则存在碳化物的风险，并且由于石墨的不受控制的析出而导致回焊率（R）趋于增加，从而由于模具膨胀而增加了收缩的风险。

接种球状/球墨铸铁/ SG铁

硫（S）与复杂的硅酸盐一起存在于球状石墨核的中心。硅酸盐被孕育剂中的活性元素改性，以提供合适的晶体结构，以沉淀和形成球状石墨。因此，基础铁中需要足够量的硫，以帮助实现最大程度的石墨化。过量的硫会降低活性镁的含量，需要增加镁的添加量；S太少会降低成核潜能。为了获得最佳成核和镁效率，应将S控制在0.05％至0.015％之间。

氧是片状和球状铁成核的常见元素，氧是保持一致且适当的石墨沉淀所需的另一个重要元素。由于碳被氧化成CO并从熔体中释放出来，因此长时间保持在一定温度下的铸铁中的氧气将被消耗掉。装料材料选择不当，包括大量抛丸清理和干净的废料，往往会产生氧化物含量低的熔体。过量的氧气会促进炉渣，夹杂物以及与气体相关的缺陷。贫氧熔体需要使用氧化物富集材料进行预处理。可以使用预处理器（例如Asmet的Alcast™，Barcast 90 ™ 或Reox ™）优化基础铁氧以及通用产品，例如碳化硅，稀土硅化物和铈金属杂物。

接种褪色

尽管合适的晶格结构是必需的，但原子核也需要高表面能来吸引碳原子。小颗粒具有较高的表面能，在初次接种后，熔体会充满合适尺寸的颗粒。随着时间的流逝，这些颗粒会聚结并生长，从而降低其表面能和成核潜能。这称为接种褪色。

使用后期或连续接种剂（通常尺寸为0.2 x0.7 mm，通常称为GSK或MSI级）或使用铸块嵌件进行模内接种可减少颗粒聚结的可能性，添加量为0.05至0.1可以使用％。褪色速率也与金属化学，处理温度，添加量，孕育剂类型和添加物的粒度密切相关。

先进的热分析系统，用于改善冶金过程控制

从历史上看，热分析已用于通过测量液相线温度（TL）和白共晶（WE）来控制和确认基础铁的化学性质。根据这些值，可以测量碳当量和活性炭，并可以估算出硅含量。但是，使用灰色样品进行的高级热分析也可以测量石墨沉积的方式和时间。石墨的沉淀是重要的因素。

实施冶金工艺控制将有助于铸造厂测量和改进其工艺，减少变化并最大程度地发挥石墨潜力。可以评估冶金缺陷的风险，并研究改进的可能性。

您选择的硅铁孕育剂

一种高铝（Al）/钙（Ca）孕育剂，具有出色的结核数量和球度，是生产球墨/球墨铸铁/ SG铁牌号的首选材料。由于Al的稳定特性，也用作贱金属预处理剂。

Barcast接种剂的Barcast系列包含1％至10％的Ba，并具有出色的褪色性能，非常适合长时间浇铸。也有利于重型铸件的生产。由于锰的作用，Barcast MnTM是一种高度溶解的低温孕育剂。Barcast 90TM还可用作高效的炉子预处理器。

一种用于生产球墨铸铁的铋（Bi）孕育剂。铋通过促进非常高的结节数来抑制薄型铸件中的冷却，并通过帮助中和过量的稀土来抑制大块石墨。

锶（Sr）孕育剂，是片状铁生产的首选。在薄或快速冷却区域提供出色的防寒性能，降低了模具膨胀和相关收缩缺陷的风险。还用于零稀土工艺和CGI生产的球状生产。

与Castron LC Ferro硅孕育剂具有相似的性能，但添加了锆（Zr），有助于抑制氮缺陷并进一步提炼石墨。

锆（Zr）孕育剂，可有效地使片状和球状铁成核。Zr的作用还有助于抑制氮缺陷。也推荐用于CGI和Ni-Resist级。

Inomet 35孕育剂含有铝（Al），钙（Ca），锆（Zr）和锰（Mn），可为薄片和球状生产提供出色的成核性能。在低温应用中也具有出色的溶解性。

镧系孕育剂，用于生产球墨铸铁。镧扩展了共晶石墨化作用，有助于抑制微收缩缺陷。最好用作后期添加的孕育剂。

Supanoc是一种普通的铝（Al）和钙（Ca）铁硅孕育剂，用于生产片状和球墨铸铁。

为灰色和球墨铸铁/球墨铸铁/ SG铁的模内接种，将实心铸模接种插件插入运行系统中，以实现高效，高效且可控的后期接种方法。