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1、铸钢熔炼常用脱氧剂通常有:铝、钙、镒、硅、钛、稀土等。铝(AI)终脱氧剂,脱氧产物AI2O3,熔点2050C,硬度HV3000。1 .优点A.脱氧力强;8 .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AIN,造成铸件脆化(析出温度1150C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Il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
2、先用Zr或Ti除N后,再加入AKZrN或TiN之危害性较低)。3 .在Al之后,加入Ca,使形成低熔点(1400C)之钙铝酸(CaOAI2O3SiO2)o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AI2O3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.和密铀合金并用,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(6
3、090s),不易残留而无法预防浇注期间之二次氧化;8 .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。9 .缺点之改善1 .使成合金减少挥发,例如CaSiBa、CaSiBaAI;2 .奥氏体系不锈钢、耐热钢、高镒钢有高含量之:Ni、Mn,可增加其溶解度,而可单独使用钙脱氧(即不并同铝)。镒(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(1200C)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Mn0,对加工性无害;D.
4、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:A1.Ca.Ti等;B.镒含量过高时,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
5、,和一般钢材之晶界糖晶破断(AIN)(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AI2O3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(即密锦合金,锦镯等)。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
6、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(1.a2O3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.高铭钢铸件,可添加0.010.02%硒来预防气孔;E.奥氏体体系铭银不锈钢中,添加可控制在0.01250.1%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。硅(Te)碑之作用类似硒。差异点在:1.无毒性;2.在高银钢种中会形成银硅化物,而造成红热脆性(即使用高温时,晶界会形成低熔点,银碇化物而使铸件裂损)。