1、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
2、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(CaOAl2O3SiO2)。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
3、A.沸点低(1492),故易挥发,有效作用时间短(6090s),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
4、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+SiO2MnO+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
5、.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
6、.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 0.010.02%硒来预防气孔;E.奥氏体体系铬镍不锈钢中,添加可控制在 0.01250.1%之间。2.加入时机1.以硒铁方式加入时,在钢包;2.元