[发明专利]球墨铸铁的热分析方法

说明书

本发明涉及球墨铸铁的一种热分析方法，更具体而言，是涉及一种通过对熔融的球墨铸铁进行热分析来确定球墨铸铁性能的改进的方法。

在浇注之前，采用其熔融金属的冷却曲线来分析球墨铸铁的性能时，需将部分熔融金属浇注入一配置有热电偶的样品室中，为使熔融金属转变成白口生铁，所述样品室中含有少里硫(S)和碲(Te)。

当硫和碲作为添加剂使用时，熔融球墨铸铁中的元素在与碲作用前，就优先与硫发生反应，这样，硫就转化成硫化镁(MgS)。相应地，添加在熔融金属中的碲未被消耗，从而促进了白口生铁的形成。

将碲置于样品室中，然后，将高温下的熔融的球墨铸铁倒入样品室中，碲就会与氧发生反应，生成对人类有毒的碲(Te)的氧化物，并被释放至空气中。

因为碲的氧化物散发出白烟，所以它会伤害在约1500℃高温运行的炉体附近的操作者的眼睛。

鉴于此，本发明的一个主要目的是提供一种不会污染环境的球墨铸铁的热分析方法。

本发明又一个目的是提供一种使用不含碲的样品室的球墨铸铁的热分析方法。

根据本发明，为了达到上述目的，稀土元素如铈(Ce)，或镧(La)，以及混合的稀土元素如混合稀土合金(mischmetal)取代碲作为添加剂使用。

图1示出的是含硅量分别为1.4、2.0、和3.0％(重量)的球墨铸铁共晶温度的变化与铸铁中所添加的混合稀土合金的量之间的关系。

图2是不含混合稀土合金的球墨铸铁显微组织结构的显微照片。

图3是含0.2％(重量)的混合稀土合金的球墨铸铁显微组织的显微照片。

图4是含0.4％(重量)混合稀土合金的球墨铸铁显微组织的显微照片。

图5是含0.6％(重量)混合稀土合金的球墨铸铁显微组织的显微照片。

将熔融铸铁液倒入含有少量上述添加剂的样品室中，以测定熔融金属的冷却曲线。

根据所测得的冷却曲线，就能够确定显示熔融金属的一次和二次共晶温度的初始结晶温度，其确定方式与采用内置有碲的样品室来分析熔融金属中的碳当量、碳含量和硅含量的方式相同。

根据碲与熔融金属的反应情况，球墨铸铁可转变成白口生铁，这可由熔融金属共晶温度的降低来看出。

也就是说，如熔融的球墨铸铁的共晶温度被降低到白口生铁的共晶温度(或“渗碳体的共晶温度”)，则可以断定熔融的球墨铸铁转变成白口生铁。

如果渗碳体(FeC)在熔融的球墨铸铁中形成，则借助显微镜应能够观察到白口生铁的组织。

通常，球墨铸铁中硅含量约为1.4-3.0％(重量)，增加硅的含量可降低白口生铁的共晶温度。

将0.2、0.4和0.6％(重量)的混合稀土合金分别加入到硅含量分别为1.4、2.0和3.0％(重量)的熔融球墨铸铁的样品中，并测定每个样品共晶温度的变化。

现已知道，当熔融球墨铸铁含1.4％的硅时，其共晶温度为1114℃，而当其含3.0％的硅时，共晶温度则为1101℃。

相应地，将上述结果示于图1中，该图中，纵坐标为熔融金属的共晶温度，横坐标为混合稀土合金的含量。

如图1所示，如果将0.4％的混合稀土合金添加至含硅量2.0％的熔融球墨铸铁中，结果表明白口生铁的共晶温度与硅含量无关。

然后，混合稀土合金加入到含硅2.0％的熔融的球墨铸铁中，并对显微组织进行了观察。

图2中示出的是无混合稀土合金添加其中的铸铁的组织，其中球墨铸态组织清晰可见。

当0.2％的混合稀土合金添加至熔融的铸铁中时，所述铸铁的组织转变成CV球墨铸铁，如图3所示。

在添加至熔融铸铁中的混合稀土合金分别为0.4％和0.6％时，如图4和图5所示，两种情形下的组织中均无石墨存在，而渗碳体则清晰可见。

正如前述所表明的那样，本发明的典型特征是将高于0.4％的稀土元素添加至用来分析熔融的球墨铸铁的样品室中。

当少量的稀土元素被采用与碲的添加相同的方式添加至熔融铸铁中时，很容易测定其在冷却曲线上的共晶温度，稀土元素与熔融金属中所溶解的氧结合，生成铈的氧化物或镧的氧化物。这些氧化物不会象碲的氧化物那样在空气中扩散，而是漂浮在熔融金属上面，并在几分钟后凝固。

结果，炉体附近的操作者不会象使用碲时那样，受到上述氧化物的毒害。