微量元素對厚大斷面球鐵中石墨形態(tài)的影響.pdf

1、本文通過分析稀土元素（RE）、銻（Sb）及保溫對石墨形態(tài)的影響，研究了厚大斷面球墨鑄鐵中石墨形態(tài)的變化規(guī)律，并初步分析了石墨球的內(nèi)部結構。
　　通過掃描電鏡觀察了微量元素RE和Sb添加前后石墨的形態(tài)與分布，發(fā)現(xiàn)含RE和Sb的試樣較不含RE和Sb的試樣石墨更加細小、均勻。添加0.060％RE和0.012%Sb后，石墨球數(shù)由226個/mm2增加到311個/mm2，石墨的形狀因子顯著提高，石墨球的截面積顯著減小。
　　稀土元素由于

2、能造成螺旋臺階的“釘扎”效應，促進了不同臺階之間和同一臺階上不同部分之間運動的不平衡，從而促進了螺旋臺階的增殖，形成球狀石墨；銻在石墨前沿的富集，在球墨表面形成均勻的Sb包圍層，影響了界面前沿碳原子的擴散速度和在石墨上的沉積速度，從而阻礙石墨的生長，使石墨尺寸減小，有效地防止了球墨生長過程中的變態(tài)。在本實驗條件下，當RE和Sb的含量分別為0.057%和0.010%時，對石墨形態(tài)與分布起到最佳的效果。
　　對厚大斷面球鐵的凝固過程進

3、行了物理模擬，球化良好的鐵液置于1300℃保溫180分鐘后，石墨已經(jīng)開始明顯衰退；變溫保溫的鐵液在225分鐘后，石墨已經(jīng)開始明顯衰退，出現(xiàn)碎塊狀石墨。經(jīng)RE和Sb處理的球鐵，Mg、Sb、Ce、Y在球形石墨的中心有一定程度的偏聚；而在碎塊狀石墨的共晶團內(nèi)，各元素含量明顯減少，尤其RE與Mg減少更為明顯。影響碎塊狀石墨形成的因素中，化學成分、鐵水的孕育狀況及鑄型的冷卻條件影響最大。雖然RE的加入有利于防止碎塊狀石墨的產(chǎn)生，但過量的RE反而會

4、增大碎塊狀石墨的形成的傾向。
　　利用掃描電鏡、透射電鏡對球形石墨的內(nèi)部結構進行了觀察，發(fā)現(xiàn)在球形石墨的中心部位存在一個明顯的核心。經(jīng)能譜點分析，富集的元素含量由高到低依次是S、Mg、Y、Ce、Ca。計算了CaS等化合物的錯配度δ，發(fā)現(xiàn)CaS、CeS滿足錯配度<12%的條件，因此可以成為石墨結晶的有效核心。石墨球的內(nèi)部結構為從其中心向外呈放射狀圓錐體組成。石墨內(nèi)部區(qū)域為菱方晶系的GraphiteNitrate，其晶格參數(shù)為：a=0