鑄鋼熔煉常用脫氧劑知識匯總
鋁(Al) 終脫氧劑,脫氧產物Al2O3,熔點2050℃,硬度HV3000。
優點: A. 脫氧能力強 B. 價格便宜。 C、工作方便。 D. 可以保留較少的煙灰并防止二次氧化。缺點:A.和N形成晶界AlN,導致鑄件脆化(析出溫度在1150℃以下),鑄件越厚越容易生產。 B、脫氧產物熔點高,硬度高,影響鋼水的流動性和鑄件的可加工性,體積小,不易上浮。 C、一般添加量(0.1%左右)容易形成II型硫化物,對鑄件的力學性能(特別是韌性)不利。
缺點改進: 1、控制殘鋁量在0.03%-0.07%之間(鋁的氧化損失在50%左右,所以鋁的添加量在0.1%左右),厚鑄件要適當減少。 2、可以先用Zr或Ti除去N,再加入Al(ZrN或TiN危害較小)。 3、在Al后加入Ca,形成低熔點(1400℃)的鋁酸鈣(CaO·Al2O3·SiO2)。提高流動性和加工性(硬度HV1200),同時可形成I型氧硫化物,提高機械性能(特別是韌性)。
鈣(Ca) 終脫氧劑,脫氧產物CaO,熔點2600℃。
優點: A. 氧化性強,能形成穩定的氧化物。 B、加Al后加可以改善Al2O3的缺乏。 C. 脫氧反應快。 D、促進I型硫化,提高機械性能(特別是沖擊值)。 E、既能脫氧,又能脫硫。 F、與致密鈰合金一起使用,可降低鑄件熱裂傾向。
缺點: A、沸點低(1492℃),易揮發,有效時間短(60-90s),不易殘留,不能防止鑄造時的二次氧化。 B、純金屬不易儲存(易氧化),一般是合金,常見的是Ca-Si。 C、在鋼水中的溶解度低,僅用它不能脫氧。 缺點的改進: 1.減少合金的揮發,如CaSiBa、CaSiBaAl。 2.奧氏體不銹鋼鋼、耐熱鋼、高錳鋼的Ni和Mn含量高,可以增加它們的溶解度,單獨用鈣可以脫氧(即不能用鋁)。
錳 (Mn) 通常在熔化過程的中間或結束時用作脫氧劑。
優點: A. 是一種脫氧劑和良好的脫硫劑,可使低熔點(1200℃)的FeS轉化為高熔點(1600℃)的MnS,降低熱脆性。 B、可以增加鋼的韌性(晶粒細化),Si也可以起到類似的作用。 C. 脫氧產物MnO對加工性無害。 D. 有助于抑制針孔的形成。
缺點: A、脫氧力不足,常添加其他強脫氧劑,如Al、Ca、Ti等。 B. 錳含量過高時,鋼水容易腐蝕砂型,產生夾雜物 2Mn+SiO→2MnO+Si 硅(Si) ·與Mn類似,一般用作中間脫氧劑或熔化過程結束。優點: A、脫氧能力比錳強。 B、增加鋼水的流動性。 C、提高鋼的耐蝕性和高溫強度。缺點: A、含量高對焊接性能有害(容易開裂,不管是碳鋼、合金鋼、不銹鋼)。 B、脫氧產物SiO2對加工性能不利。
鈦(Ti)終脫氧劑,脫氧力不如Al、Zr,但比Si、Mn強,通常在控制Al、N量時作為附加脫氧劑使用。
優點:A.能形成穩定的碳化物和氮化物,因此可以減少不銹鋼晶界的腐蝕(類似于Nb),破壞一般鋼的晶界糖(AlN)(類似于Zr)。 B、控制氮孔,效果好,同時還有細化晶粒的作用。 C、脫氧產物為TiO2,熔點1855℃,對鋼水流動性的影響低于Al2O3。
缺點: A.作用時間短(約30s),殘余量大于0.05%時易發生TiC脆性。 B、濕砂型制造高鈦鋼時,會促進針孔的產生。 PS:1.添加的時間因目的而異。如果用于穩定的不銹鋼以避免晶界腐蝕,應在脫氧脫氮后添加。為了避免一般鋼的AlN問題,應去除硅和錳之后(即,在添加 AI 之前)添加氧氣。 2、含鈮不銹鋼中添加鈮的時機也類似。在脫氧不充分之前,鈮會形成氧化鈮和氮化鈮,使組織粗化,延展性降低,燒壞。
稀土元素·作用類似于硅鈣合金(即致密鈰合金、鈰鑭等)。
優點: A.這些元素作用復雜,能形成穩定的氧化物和氮化物、硫化物,在一定程度上還能形成氫化物。 B、能改善高合金鋼的紅熱脆性,同時具有細化晶粒和夾雜物球化的作用。 C、在高合金鋼或不銹鋼中,可提高伸長率,增加強度(高溫強度也有幫助),對腐蝕也有幫助。 D. 降低液相線,使用得當,有助于流動性。 E.減少磷在晶界的偏析。 F.增加枝晶數量,縮短長度,細化晶粒。 G. 抑制回火脆性。 H.降低“HIC(Hydrogen Induced Crack)”的敏感性(焊接裂紋的成因之一),對“硫化氫應力敏感性裂紋”(石油化工行業的常見問題,不銹鋼,耐熱鋼鑄件))。
缺點: A.加入過量會形成粗大的夾雜物,影響鋼水的流動性和鑄件的力學性能(La2O3熔點為2327℃) B.作用時間短(約30秒) C . 添加量過高時,會與爐襯發生反應,生成大量夾雜物。 PS:一般在鋼包中添加,添加量在0.02%左右,多與其他脫氧劑配合使用,很少單獨使用。合適的量是硫含量的三倍,以使夾雜物球化。
硒 (Se) 通常用作添加劑以防止形成孔隙。
優點: A. 不會引起鋼的熱脆性。 B、通過降低鋼水的表面張力,可以抑制氣孔的形成,增加鋼水的流動性。 C、具有脫氧作用,能增加鋼的韌性。 D、對于高鉻鋼鑄件,可添加0.01-0.02%的硒以防止氣孔。 E、在奧氏體鉻鎳不銹鋼中,添加量可控制在0.0125-0.1%之間。 PS:添加時機: 1、以硒鐵方式添加時,在鋼包中。 2. 元素狀態被添加到液體流中。
碲(Te) 碲的作用類似于硒。
區別在于: 1. 無毒。 2、高鎳鋼中會形成碲化鎳,導致紅熱脆性(即使用高溫時,晶界會形成低熔點,碲化鎳會導致鑄件開裂)。