球墨鑄鐵的熱分析方法
2023-09-18 19:08:50
專利名稱：球墨鑄鐵的熱分析方法
技術領域：
本發明涉及球墨鑄鐵的一種熱分析方法，更具體而言，是涉及一種通過對熔融的球墨鑄鐵進行熱分析來確定球墨鑄鐵性能的改進的方法。
在澆注之前，採用其熔融金屬的冷卻曲線來分析球墨鑄鐵的性能時，需將部分熔融金屬澆注入一配置有熱電偶的樣品室中，為使熔融金屬轉變成白口生鐵，所述樣品室中含有少裡硫(S)和碲(Te)。
當硫和碲作為添加劑使用時，熔融球墨鑄鐵中的元素在與碲作用前，就優先與硫發生反應，這樣，硫就轉化成硫化鎂(MgS)。相應地，添加在熔融金屬中的碲未被消耗，從而促進了白口生鐵的形成。
將碲置於樣品室中，然後，將高溫下的熔融的球墨鑄鐵倒入樣品室中，碲就會與氧發生反應，生成對人類有毒的碲(Te)的氧化物，並被釋放至空氣中。
因為碲的氧化物散發出白煙，所以它會傷害在約1500℃高溫運行的爐體附近的操作者的眼睛。
鑑於此，本發明的一個主要目的是提供一種不會汙染環境的球墨鑄鐵的熱分析方法。
本發明又一個目的是提供一種使用不含碲的樣品室的球墨鑄鐵的熱分析方法。
根據本發明，為了達到上述目的，稀土元素如鈰(Ce)，或鑭(La)，以及混合的稀土元素如混合稀土合金(mischmetal)取代碲作為添加劑使用。
圖1示出的是含矽量分別為1.4、2.0、和3.0％(重量)的球墨鑄鐵共晶溫度的變化與鑄鐵中所添加的混合稀土合金的量之間的關係。
圖2是不含混合稀土合金的球墨鑄鐵顯微組織結構的顯微照片。
圖3是含0.2％(重量)的混合稀土合金的球墨鑄鐵顯微組織的顯微照片。
圖4是含0.4％(重量)混合稀土合金的球墨鑄鐵顯微組織的顯微照片。
圖5是含0.6％(重量)混合稀土合金的球墨鑄鐵顯微組織的顯微照片。
將熔融鑄鐵液倒入含有少量上述添加劑的樣品室中，以測定熔融金屬的冷卻曲線。
根據所測得的冷卻曲線，就能夠確定顯示熔融金屬的一次和二次共晶溫度的初始結晶溫度，其確定方式與採用內置有碲的樣品室來分析熔融金屬中的碳當量、碳含量和矽含量的方式相同。
根據碲與熔融金屬的反應情況，球墨鑄鐵可轉變成白口生鐵，這可由熔融金屬共晶溫度的降低來看出。
也就是說，如熔融的球墨鑄鐵的共晶溫度被降低到白口生鐵的共晶溫度(或「滲碳體的共晶溫度」)，則可以斷定熔融的球墨鑄鐵轉變成白口生鐵。
如果滲碳體(FeC)在熔融的球墨鑄鐵中形成，則藉助顯微鏡應能夠觀察到白口生鐵的組織。
通常，球墨鑄鐵中矽含量約為1.4-3.0％(重量)，增加矽的含量可降低白口生鐵的共晶溫度。
將0.2、0.4和0.6％(重量)的混合稀土合金分別加入到矽含量分別為1.4、2.0和3.0％(重量)的熔融球墨鑄鐵的樣品中，並測定每個樣品共晶溫度的變化。
現已知道，當熔融球墨鑄鐵含1.4％的矽時，其共晶溫度為1114℃，而當其含3.0％的矽時，共晶溫度則為1101℃。
相應地，將上述結果示於圖1中，該圖中，縱坐標為熔融金屬的共晶溫度，橫坐標為混合稀土合金的含量。
如圖1所示，如果將0.4％的混合稀土合金添加至含矽量2.0％的熔融球墨鑄鐵中，結果表明白口生鐵的共晶溫度與矽含量無關。
然後，混合稀土合金加入到含矽2.0％的熔融的球墨鑄鐵中，並對顯微組織進行了觀察。
圖2中示出的是無混合稀土合金添加其中的鑄鐵的組織，其中球墨鑄態組織清晰可見。
當0.2％的混合稀土合金添加至熔融的鑄鐵中時，所述鑄鐵的組織轉變成CV球墨鑄鐵，如圖3所示。
在添加至熔融鑄鐵中的混合稀土合金分別為0.4％和0.6％時，如圖4和圖5所示，兩種情形下的組織中均無石墨存在，而滲碳體則清晰可見。
正如前述所表明的那樣，本發明的典型特徵是將高於0.4％的稀土元素添加至用來分析熔融的球墨鑄鐵的樣品室中。
當少量的稀土元素被採用與碲的添加相同的方式添加至熔融鑄鐵中時，很容易測定其在冷卻曲線上的共晶溫度，稀土元素與熔融金屬中所溶解的氧結合，生成鈰的氧化物或鑭的氧化物。這些氧化物不會象碲的氧化物那樣在空氣中擴散，而是漂浮在熔融金屬上面，並在幾分鐘後凝固。
結果，爐體附近的操作者不會象使用碲時那樣，受到上述氧化物的毒害。
權利要求
1.一種進行球墨鑄鐵熱分析的方法，該方法包括將少量的選自稀土元素中的元素添加至熔融的球墨鑄鐵樣品中。
2.一種如權利要求1所述的方法，其中所述的稀土元素是鈰。
3.一種如權利要求1所述的方法，其中所述的稀土元素是鑭。
4.一種如權利要求1所述的方法，其中所述的稀土元素選自鈰系稀土元素。
5.一種進行球墨鑄鐵熱分析的方法，該方法包括將少量的稀土元素混合物添加至熔融球墨鑄鐵的樣品中。
6.一種如權利要求5所述的方法，其中所述的混合物是混合稀土合金。
7.一種如權利要求1-4中任一項所述的方法，其中添加至所述樣品中的稀土元素的量至少約為0.4％(重量)。
8.一種如權利要求5和6的方法，其中所述混合物的添加量至少為約0.4％(重量)。
全文摘要
一種對球墨鑄鐵進行熱分析的方法,該方法中,少量的選自稀土元素中的元素被添加至熔融的球墨鑄鐵的樣品中。
文檔編號G01N25/00GK1241719SQ9910501
公開日2000年1月19日 申請日期1999年4月23日 優先權日1999年4月23日
發明者平岡秀孝, 森中真行 申請人:日本薩布蘭斯探測工程株式會社