稀土在球墨铸铁生产中的作用认清两面性

镁、稀土和钙能使铸铁中的石墨球化。镁作为一种实用的球化剂，其综合评价居首位。但以镁为主要球化元素，加入适量稀土可获得较好的球化效果。

在这里，我们只能简单地谈谈稀土作为镁球化剂时的一些作用。

1脱硫脱氧

镁、稀土和钙在铁水中有很强的脱硫和脱氧作用。

从元素与硫、氧相互作用形成的硫化物和氧化物的自由能来看，稀土（铈）和钙的脱硫还原能力强于镁。然而，镁的沸点是1107℃, 进入铁水后迅速气化，对铁水有强烈的搅拌作用。同时，溶解在铁水中的气体容易扩散沉淀到气泡中，然后被气泡带走。铁水中的氧化物和硫化物夹杂物容易被气泡吸收和排出。考虑到反应动力学因素，镁对铁水脱氧和脱硫的影响大于稀土（铈）和钙。

2对白口铸铁倾向性的影响有两个方面

溶解在铁水中的稀土对碳化物的形成有很强的促进作用，是一种抗石墨化的元素。但在以镁为主的球化剂中加入少量稀土，可大大降低白口铸铁的倾向性；添加量越大，白口铸铁的倾向性越强。这种看似矛盾的现象其实并不矛盾。原因是稀土与硫、氧结合能力强。少量稀土会与铁水中的硫、氧迅速反应，形成大量细小的硫化物和氧化物，为铸铁的石墨化提供大量的异质核，大大增加了石墨球的数量，促进了铁中碳向石墨球的扩散，从而抑制白口的形成。如果加入更多的稀土，除了与氧、硫的相互作用外，还有多余的稀土溶解在铁水中，这将增强白口铸铁的倾向性。

三。干扰元素抑制

在球墨铸铁中，有一些元素起到抗球化作用，通常称为干扰元素。干扰元素大致可分为两类

有人称之为消耗性干扰元素，如硫、氧等，易与目前广泛使用的各种球化元素形成化合物。镁、稀土和钙可以去除硫和氧，当然，它们的负面影响会消耗一部分硫和氧。

当球化剂中含有稀土时，其硫化物和氧化物稳定性高，粒度细，难以浮于铁水中。此外，这些化合物与石墨晶格的失配很小，可以作为石墨析出的异质核。球化剂镁的氧化物MgO熔点高，稳定性好，在铁水中溶解度低，但粒径稍大。它可以浮在表面形成浮渣，也可以参与铸造形成夹渣。同时，硫化镁（MGS）密度低，易浮于铁水表面，但稳定性差。在与氧气接触后，会形成氧化镁，氧化镁将硫释放回铁水中，并与铁水中的镁再次发生反应。这种反应的持续发生是镁单独作为球化剂时球化率下降的主要原因之一。稀土（铈）作为球化剂时，变质现象不明显，夹渣倾向小。

另一类是偏析型反球化元素，如Ti、Sb、Pb、V、Bi等，它们在铸铁共晶转变过程中在共晶团簇间富集，导致石墨形状畸变。当铸铁中残余铈含量为0.008%时，干扰元素的抗球化作用可得到有效控制。因此，在镁基球化剂中加入稀土可以减缓球化率的下降，夹渣倾向小。