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碳化硅在废钢生产铸件中的作用有哪些?
作者:admin    发布日期:2018/12/8     关注次数:     二维码分享

来源:大同碳化硅-行业新闻



碳化硅在废钢生产铸件中的作用有哪些?.jpg


一、SiC在炉料中的应用


碳化硅是一种硅基生核剂,熔点达2 700 ℃,在铁液中不熔化,按SiC+Fe=FeSi+C(非平衡石墨)熔融于铁液,式中SiC里的Si与Fe结合,余下的C即非平衡石墨,作为石墨析出的核心。并且碳化硅还是很好的脱氧剂,灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁都是通过SiC+FeO=Si+Fe+CO这个反应,用SiC来降低渣中FeO和MnO的含量,从而净化铁液,减少炉壁氧化,延长炉壁寿命,而且碳化硅可以达到增硅、增碳的目的。

碳化硅是一种具有“富足核心”美称的物质,它作为铸铁合金的添加剂,减少了铸件白口倾向,增强石墨形核能力和增加石墨形核中心,得到数量适中的共晶团数,形成符合要求的石墨形状和分布,应用了合成铸铁熔化工艺后,炉料中废钢比例过高引起铁液核心数过少时,碳化硅的成核效应可起到关键的作用。


通过不加碳化硅和加入1%碳化硅两种熔化工艺对铸件金相组织(缸体缸筒部位)进行比较。可以看出,熔炼时加入一定量的碳化硅对提高冶金质量、改善石墨形态有明显的效果。


(a)不加碳化硅  100×

(b)加入1%碳化硅  100×

二、合金元素的选择及加入量

灰铸铁的金属炉料一般由生铁、废钢、回炉料和合金元素组成,众所周知,合金元素有促进珠光体,强化基体组织,提高铸件力学性能和使用性能的作用。一般认为,铸铁中除碳和铁外,有意加入的金属元素均作为合金元素。笔者公司生产发动机缸体缸盖加入的合金元素有Si、Cu、Mn、Cr、Sn,合金元素加入量超过一定范围后对铁液质量及铸件强度会产生负面影响,并且随着合金元素加入量的增加,生产成本相应提高。


灰铸铁的金属炉料一般由生铁、废钢、回炉料和合金元素组成,.jpg


所以在采用了合成铸铁技术、应用了碳化硅和硅钡锆孕育剂基础上,适当降低合金的比例是节省材料、降低生产成本的重要途径,也是降低铁液收缩倾向、改善铸件加工性能的关键因素。


三、硅

铸铁中的硅由原铁液硅和孕育增硅组成。资料指出,生产灰铸铁时,孕育剂带进铁液中硅的质量分数不大于0.3%。一定条件下,每种孕育剂都有其最佳加入量。过多的使用孕育剂不会带来更大的孕育效果,反而浪费孕育剂、降低铁液温度、增加铸件的收缩及气孔和夹渣等缺陷。孕育不足,铁液中有效的形核核心过少,铁液过冷倾向及过冷石墨增加。

硅是强烈促进石墨化的元素,是铸铁中的主要组元,硅强烈削弱Fe-C结合键,明显扩大TEG~TEM区间以及显著提高TEG三个方面影响石墨的析出,故硅比碳有更强的石墨化能力。文献指出,当w(Si)<1.2%,即使将碳量升高至w(C)>3.5%也难获得完全的灰口凝固。


因此,孕育前原铁液必须要有一定的硅含量,其可来自生铁、熔炼过程中随炉料加入的硅铁或碳化硅。原铁液中硅含量取决于铸件大小及结构,一般认为,冷却速度相对较快的汽油机缸体缸盖铸件,原铁液中硅含量要求相对较高,而冷却速度相对较慢的柴油机缸体缸盖原铁液中硅相对要低。


通过试验对比,在相同孕育量(0.3%硅钡锆出炉孕育和0.05%硅锶随流孕育)、相同碳化硅用量及相同合金含量条件下,w(C)=3.2%~3.35%之间时,原铁液中硅从1.4%增加到2.0%,碳化物及铁素体减少,石墨长度变长,渗漏倾向增加。


碳化硅的使用增加了石墨形核能力,减少了白口倾向,提高了铸件的抗拉强度。


大同碳化硅 (2018年12月8日报道)

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