稀土在白口铸铁中应用的现状及前景

本文综述了国内外稀土在白口铸铁领域研究和应用情况，稀土能有效地改善白口铸铁组织与性能，白口铸铁是稀土在铸铁中应用的重要领域之一，有广阔的应用前景。稀土最佳的加入量、处理工艺、稀土对白口铸铁作用机理方面，都进行了不少工作，但还有不少问题有待于投入更大的力量进行更深入的研究。     

低合金白口铸铁的稀土变质机理及新工艺

本研究首先实验肯定了抗磨低合金白口铸铁可以通过稀土变质处理使M₃C型碳化物成为板块状及断开分布,从而明显地提高了它们的韧性及抗磨性。
稀土变质剂在白口铸铁结晶过程中的作用经试验确认为:(1)形成硫氧化物有利于初生奥氏体在熔体中各处形核,及在固液界面富集造成成份过冷区使奥氏体枝晶轴次发达。两昔均有利于将共晶碳化物隔断;(2)促使共晶转变温度降低,则有利于离异共晶的增长,而扩大共晶转变温度范围;则有利于共晶结晶的体积形核;最后稀土在增长的共晶碳化物上选择吸附则对获得板块状碳化物有利。
以上述的稀土变质机理假说为依据,试验开发了采用综合孕育剂及综合变质剂的两步变质处理的新工艺,在采用较少的稀土变质剂用量时,仍可获得较高韧性的白口铸铁。     

稀土对高镍铬白口铸铁组织形态的影响

在轧辊用高Ｎｉ—Ｃｒ铸铁中添加不同量的稀土，研究了稀土对这种高合金白口铸铁中石墨、碳化物的分布形态以及基体组织的影响。试验表明：加入适量稀土后，碳化物由原来的连续网状过渡到断续网状、岛块状，基体中石墨的分布变得均匀且降低了石墨片两端的尖锐程度故而提高了材质的使用性能。     

钒对中铬白口铸铁组织和性能的影响

研究了钒对中铬白口铸铁的组织与性能的影响.采用SEM与EDS对试样进行了组织与成分分析,并测定了试样的冲击韧性、硬度等力学性能.结果表明:随着V含量的增加,中铬白口铸铁的组织得到细化,冲击韧性得到改善;当V的加入量增加至4%(质量分数)时,基体上弥散分布大量VC颗粒,使得材料有潜在的良好的耐磨性能.     

热变形后的冷却方式对白口铸铁组织与性能的影响

对经４０％热度变形后不同冷却方式白口铸铁的组织与性能进行观察，并对其进行了分析，所得结果对白口铸铁的应用具有重要的指导意义。     

硼对Cr20白口铸铁组织和性能的影响

从减少Mo,Ni等贵重金属含量、降低生产成本和提高耐磨性的角度出发,对KmTBCr20Mo进行以硼替代部分Mo,Ni的试验,研究硼对Cr20白口铸铁组织及性能的影响.试验结果表明:硼显著提高了试样的铸态硬度,对热处理态硬度影响不大;硼的质量分数在0.1%~0.7%间变化时,随着硼含量的增加,试样的组织由亚共晶态向过共晶态过渡,试样的冲击韧性下降,耐磨性在硼的质量分数为0.32%时相对较好.     

稀土变质钒白口铸铁中碳化物球化机理

探索了用变质方法改善钒白口铸铁中碳化物的形貌和分布。用稀土综合变质剂对钒白口铸铁进行了变质处理,使钒白口铁中方块状先共晶碳化物和条状共晶碳化物变为圆整时球状碳化物,韧性和机械性能明显提高。
研究表明,一定的钒量是碳化物获得球化的必要条件。变质过程中产生的大量的高熔点的硫化物、氮化物是VC非均质形核的基体,对VC以离异共晶方式生长起着重要作用。稀土的脱硫脱氧作用,提高了VC—熔体间的界面能,降低了VC的表面能的各向异性,使VC各个生长锥以在致相等的速度增长,从而长成球形。同时,高的界面能有利于在生长过程中球面的稳定性。
稀土综合变质剂正是综合了提供非均质形核基体与提高VC—熔体界面能、降低界面能各向异性的优点,而且前者与后者之间互相促进,因而发挥了较强的球化作用。     

热变形量对白口铸铁组织与性能的影响

对经不同热变形量的白口铸铁的组织与性能进行观察、测试及分析，所得结果对白口铸铁的应用具有重要的指导意义     

碳含量对纳米结构白口铸铁组织与力学性能的影响

以铝热反应法制备无昂贵合金元素添加的纳米结构白口铸铁,采用XRD、OM、SEM和拉伸及压缩等分析、测试手段研究碳含量对纳米结构白口铸铁组织和力学性能的影响。结果表明:随碳含量增加,白口铸铁由不同形态的珠光体和渗碳体组成,其中层片状珠光体含量减少,粒状珠光体含量增加;层片状珠光体的片间距分别为165、231和250 nm。碳含量为3.5%,3.7%和4.3%的纳米结构白口铸铁的维氏硬度分别为552、577和575 HV,抗压强度为2 224、2 460和2 220 MPa,抗拉强度为383、416和245 MP,均呈现先增大后减小的趋势;伸长率为3%、2.5%和1%,呈现逐渐下降的趋势。无昂贵合金元素添加的纳米结构白口铸铁的力学性能与Ni-Hard 2铸铁相当。     

热变形量对中铬白口铸铁组织与冲击韧性的影响

通过对不同热变形量的中铬白口铸铁组织与性能进行观察，测试与分析。结果表明：中铬口铸铁经热变形，其组织得以改善且冲击韧性得以提高，当热变形量为35－40％时，其冲击韧性最好。     

稀土硅铁孕育对高铬合金白口铸铁性能的影响

本文对稀土硅铁、钒铁、钛铁的不同加入量对高铬合金白口铸铁性能的影响进行了实验研究。结果表明，当稀土硅铁的加入量为１．２～１．５％时，冲击韧性达到最大值，硬度也有提高。稀土硅铁孕育可以显著改善碳化物的形态和分布，细化基体组织。当加入量为０．９～１．５％时，大部分碳化物断网，呈孤立状态分布。钒铁的加入量为０．２％时，即可起到明显的孕育作用，机械性能得到提高。     

生铁品质对铸铁组织和性能的影响

研究了生铁中铅、砷、锡等杂质元素对铸铁组织和性能的影响,分析了稀土硅铁、碱土硅铁以及它们的复合合金对含杂质元素然铁的孕育效果。结果表明,铅、砷、锡等实质元素促进过冷石墨和网状碳化物的析出,降低铸铁的力学性能和冶金质量指标。建议把它们的含量控制在：Pb≤0．0055％;As≤0.013%;Sn≤0．1％,试验表明,稀土硅铁、碱土铁铁及其复合孕育剂可有效消除微量杂质元素的危害,提高铸铁质量,获得了良好的经济技术效益。     

稀土对高钒铸铁焊条性能的影响

通过药皮含稀土焊条与普通焊条的对比试验 ,研究了稀土对高钒铸铁焊条的性能的影响。结果表明 ,稀土能够降低熔合区附近的硬度 ,减小高硬度区的范围 ,因而有利于改善焊接接头的机加工性和抗剥离开裂性能。     

耐磨高铬白口铸铁

耐磨高铬铸铁的耐磨性取决于共晶碳化物和金属基体。碳化物的数量、形态和组织结构直接影响到耐磨性和韧性。而碳化物和金属基体首先是由其化学成份决定的,所以必须合理设计其化学元素的含量。1.成份设计1.1 铬和碳含量铬和碳是耐磨高铬铸铁的最主要成份,它们的作用是在铸铁内生成(FeCr)7 C 3,根据 Fe—Cr—C 系相图一般所应用的高铬铸铁均处于奥氏体相区,其共晶组织为奥氏体和 M7C3,因为铁素体太软不能硬化故应避免产生铁素体相,M3 C 和过量初生 M7 C3时脆性太大故也不希望。     

微量稀土对7075合金组织和性能的影响

对含微量稀土（质量分数0．061％以下）的三种7075合金，分别进行了物理性能，力学性能，抗腐蚀性能检测和显微结构研究结果表明：随着稀土含量增加，7075合金的旋转疲劳寿命延长，高温瞬时拉伸的延伸率有所提高，晶间腐蚀倾向略有减小，此外，对7075合金的其他组织和性能没有明显不良影响。     

提高白口铸铁韧性研究的新进展

白口铸铁是一种优良的抗磨材料.但由于脆性高而使其应用受到一定的限制。到目前为止,国内外对提高白口铸铁的韧性已做了大量工作,其共同特点是力图改变碳化物形状,细化晶粒,改善基体组织和晶界状态,以达到提高韧性的目的。现简要叙述如下。     

塑性变形和热处理工艺对白口铸铁组织及性能的改善

大于2.11%C的白口铸铁中含有大块且又分布不均匀的渗碳体,其塑性和韧性很差。本文采用塑性变形及热处理等4种方法,最终得到了细小碳化物均匀分布在铁素体基体上的理想组织。具有这种球化组织的铸铁,强韧性有了提高,且在650~850℃温度范围变形表现出良好的超塑特性。     

高铬白口铸铁的结构研究

用扫描电镜、X—射线衍射分析仪及光学显微镜对5种亚共晶成份高铬白口铸铁的铸态结构进行了研究。结果表明,高铬白口铸铁中的碳化物组成及形态依赖于Cr/C值而变化,晶界处存在Cr,Si元素偏析。     

稀土硅铁合金对硼铸铁性能的影响

本文研究了稀土硅铁合金不同加入量对硼铸铁机械性能和耐蚀性的影响。结果表明，当加入量为０．４％时，σｂ＝２８４ＭＰａ，ＨＢ＝２２０，耐（酸）腐蚀性能最好。而且随温度升高，稀土硼铸铁耐（酸）腐蚀速度增大，随介质中ｐＨ值减小，耐（酸）腐蚀速度也增大。     

微量元素对稀土蠕铁白口倾向的影响

本文以稀土蠕铁的白口倾向为标样,通过测量激冷试块的硬度与稀土残留量,系统地考察了微量元素锌、钙、铜、铋、钛、铝、硫对稀土蠕铁白口倾向的影响。从而得出在稀土蠕铁中,铜、锌、铋是促进石墨化的元素;稀土和硫是反石墨化元素;钙、铝、钛在稀土含量低且冷却速度大时是反石墨化元素,而在稀土含量高时则是促进石墨化的元素。