铸钢熔炼常用脱氧剂知识.docx

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铸钢熔炼常用脱氧剂知识汇总

铸钢熔炼常用脱氧剂通常有：

铝、钙、锰、硅、钛、稀土等。

铝（Al）

终脱氧剂，脱氧产物Al2O3，熔点2050℃，硬度HV3000。

1.优点

A.脱氧力强；

B.价格便宜；

C.作业方便；

D.烟灰少，可残留而预防二次氧化。

2.缺点

A.和N形成晶界AlN，造成铸件脆化（析出温度1150℃以下），铸件愈厚愈易产生；

B.脱氧产物，熔点高，硬度高，影响钢水流动性和铸件加工性，且细小而不易浮起；

C.一般加入量（0.1%左右）易形成II型硫化物，而对铸件机械性质不利（尤其是韧性）。

3.缺点之改善

1.控制残留铝量在0.03%~0.07%之间（铝之氧化损失约50%，故铝加入量约0.1%），厚铸件应酌量减少。

2.可先用Zr或Ti除N后，再加入Al（ZrN或TiN之危害性较低）。

3.在Al之后，加入Ca，使形成低熔点（1400℃）之钙铝酸（CaO·Al2O3·SiO2）。

以改善流动性和加工性（硬度HV1200），同时，可形成I型之氧硫化物而提升机械性能（尤其是韧性）。

钙（Ca）

终脱氧剂，脱氧产物CaO，熔点2600℃。

1.优点

A.氧化性强，故可形成稳定之氧化物；

B.在Al加入后添加，可改善Al2O3之缺失；

C.脱氧反应快速；

D.促进I型硫化物，而提升机械性能（尤其是冲击值）；

E.不仅有脱氧作用，还有脱硫作用；

F.和密铈合金并用，可降低铸件热裂倾向。

2.缺点

A.沸点低（1492℃），故易挥发，有效作用时间短（60~90s），不易残留而无法预防浇注期间之二次氧化；

B.纯金属不易贮存（易氧化），一般以合金为之，最常见为Ca-Si；

C.在钢水中溶解度低，故无法仅以其脱氧。

3.缺点之改善

1.使成合金减少挥发，例如CaSiBa、CaSiBaAl；

2.奥氏体系不锈钢、耐热钢、高锰钢有高含量之：

Ni、Mn，可增加其溶解度，而可单独使用钙脱氧（即不并同铝）。

锰（Mn）

一般作为熔解过程中间或末期之脱氧剂。

1.优点

A.是脱氧剂，也是很好的脱硫剂，可使低熔点之FeS（1200℃）变成高熔点之MnS（1600℃）而减少热脆性；

B.可增加钢材之韧性（晶粒细化作用），Si亦可类似效果；

C.脱氧产物MnO，对加工性无害；

D.有利于抑制针孔之形成。

2.缺点

A.脱氧力不足，故常须另外加入其它强脱氧剂，例如：

Al、Ca、Ti等；

B.锰含量过高时，钢水易侵蚀砂模，而产生夹杂物2Mn+SiO→2MnO+Si

硅（Si）

同Mn一样，一般作为熔解过程中间或末期之脱氧剂。

1.优点

A.脱氧力比Mn强；

B.增加钢水流动性；

C.提升钢材耐蚀性和高温强度。

2.缺点

A.高含量有害焊接性能（易裂，不管是碳钢、合金钢、不锈钢皆然）；

B.脱氧产物SiO2，对加工性不利。

钛（Ti）

终脱氧剂，脱氧力不如Al、Zr，但比Si、Mn强，通常作为管制Al和N量时之附加脱氧剂。

1.优点

A.可形成稳定的碳化物和氮化物，故可减少不锈钢之晶界（和Nb作用类似）腐蚀，和一般钢材之晶界糖晶破断（AlN）（和Zr作用类似）；

B.控制氮气孔，效果良好，亦有晶粒细化作用；

C.脱氧产物为TiO2，熔点为1855℃，对钢水流动性之影响较Al2O3低。

2.缺点

A.作用时间短（约30s），残留量在0.05%以上时易发生TiC之脆性；

B.以湿砂模制作高钛钢时，会促使针孔之发生。

稀土元素

作用类似于硅钙合金（即密铈合金，铈镧等）。

1.优点

A.这些元素有复合效应，可形成稳定的氧化物和氮化物，硫化物，和某种程度之氢化物；

B.可改善高合金钢之红热脆性，亦有晶粒细化，夹杂物球化之作用；

C.高合金钢或不锈钢中，可改善延伸率并提升强度（高温强度亦有帮助），对腐蚀性亦有帮助；

D.降低液相线，使用得当，有助于流动性；

E.减少晶界磷之偏析；

F.增加树枝状晶之数目并缩短长度，而使晶粒细化；

G.抑制回火脆性；

H.减少“HIC（氢感应裂纹）”之敏感性（焊接裂纹之成因之一），对“硫化氢应力敏蚀裂纹”之抵抗亦有效果（石化工业，不锈钢，耐热钢铸件常见之问题）。

2.缺点

A.加入过量时，会形成粗大之夹杂物影响钢水流动性和铸件机械性质（La2O3熔点2327℃）；

B.作用时间短（约30秒）；

C.加入量过高时会和炉衬反应，产生大量夹杂物。

通常在钢包中加入，加入量约为0.02%，大都和其它脱氧剂合并使用，很少单独使用。

最适当之量为三倍之硫含量，以使夹杂物球化。

硒（Se）

一般作为预防气孔生成之添加剂。

1.优点

A.在钢中不会导致红热脆性；

B.可因减少钢液表面张力而抑制气孔生成和增加钢水流动性；

C.有脱氧作用，并可增加钢材韧性；

D.高铬钢铸件，可添加0.01~0.02%硒来预防气孔；

E.奥氏体体系铬镍不锈钢中，添加可控制在0.0125~0.1%之间。

2.加入时机

1.以硒铁方式加入时，在钢包；

2.元素态则在液流中加。

碲（Te）

碲之作用类似硒。

差异点在：

1.无毒性；

2.在高镍钢种中会形成镍碲化物，而造成红热脆性（即使用高温时，晶界会形成低熔点，镍碲化物而使铸件裂损）。