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稀土变质剂对高锰钢的变质作用

发布时间:2016-5-20 18:23:12                  点击次数:1013

在高锰钢的变质处理,稀土变质剂对高锰钢的作用是不可忽视的。其主要的作用就是抑制碳化物的生长。稀土元素原子半径大,溶入高锰钢后主要存在于晶界空穴等缺陷中,所以稀土原子大多数以吸附的形式存在于晶界,降低晶界的界面能,使碳化物在晶界形核困难。稀土元素在晶界傻瓜富集,填充了晶界空穴等缺陷,阻碍原子借晶界空穴进行跃迁式扩散,阻碍碳化物沿晶界长大。其次稀土加入后能减少铸态晶界碳化物的数量,抑制碳化物在晶界形成连续网状,减少并消除针片状碳化物在晶内出现。

稀土元素外层电子排列的特点是5d层电子严重不饱和,稀土元素是强烈碳化物形成元素,他和碳之间能形成特殊的碳化物,并且该碳化物熔点高于2000℃。这些碳化物一次结晶时就弥散于晶内,当系统温度降至奥氏体中开始析出碳化物时(960℃),成为碳化物析出的结晶核心,增加了高锰钢奥氏体晶内弥散析出碳化物的数量。

稀土元素加入还能有效改善高锰钢的铸造性能,它表现在提高高锰钢钢液的流动性上,降低铸造应力、增加抗热裂性能。稀土加入能有效防止热裂。高锰钢热裂主要是MnO在晶界偏聚,降低了晶界的高温强度和塑性。铸件在收缩受阻的情况下,当晶界强度低于该温度下的铸造应力,又不能以形变(塑性)来松弛铸造应力时,则裂纹源在晶界形成,并沿晶界扩展,形成沿晶断裂的热裂纹。稀土的加入一般是采用在包中冲入,它的强氧能力能防止浇注时的二次氧化,减少MnO在晶界的数量,防止热裂纹的产生。

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