稀土矽鐵

稀土矽鐵呈塊狀，有金屬光澤，堅硬而脆，易粉碎。稀土矽鐵合金呈銀灰色。稀土矽鐵鎂合金在銀灰色基體中閃爍著藍色光澤。

基本介紹

• 中文名：稀土矽鐵
• 外文名：Rare earth ferrosilicon
• 學科：冶金工程
• 領域：冶煉
• 形狀：呈塊狀
• 顏色：銀灰色

簡介

稀土矽鐵合金作為鋼鐵中的變性劑是十分有效的。我國是開發、生產與套用稀土矽鐵合金最早的國家之一。但是至今仍採用單一的電矽熱法。該法總能耗較高；在冶煉過程中為剖造良好的還原條件，需加入大量的石灰造渣和調整爐渣鹼度．冶煉渣量比較多，稀土收率較低；產品中Ca、A1的含量較高。在國外，稀土鐵合金和鹼土鐵合金基本上是採用碳熱述原法來熔煉的．這種方法由於利用便宜的礦石原料和在大容量的礦熱爐中直接製取合金，可以大大降低產品的成本，但是，通常由於在爐膛內形成熔渣或者碳化物爐瘤，會碰到相當的困難。導致合金質量和全部生產技術經濟指標嚴重惡化 。我國也曾作過有益的嘗試。

稀土矽鐵合金一般含稀土17%－37%，Si35%－46%，Mn5%－8%，Ca5%－8%，Ti6%，其餘為鐵。合金為銀灰色，熔點為1473－1573℃。

稀土鐵合金呈塊狀，有金屬光澤，堅硬而脆，易粉碎。稀土矽鐵合金呈銀灰色。稀土矽鐵鎂合金在銀灰色基體中閃爍著藍色光澤。稀土中間合金密度為4.5－4.7g/cm3，熔點為1200－1260℃。

高鉻白口鑄鐵作為抗磨材料, 已經在礦山機械、農業、建材等行業得到廣泛套用。目前, 高鉻鑄鐵存在的問題是其耐磨性和韌性在特定的工況下不能達到良好配合。我國稀土資源豐富, 通過稀土變質處理來使高鉻鑄鐵的組織達到細化, 並配以相應的熱處理工藝來改善其性能。稀土加入量為0.9%左右時, 高鉻鑄鐵的耐磨性和韌性達到最佳配合。

製備方法

矽鐵是以焦炭、鋼屑、石英(或矽石)為原料，用電爐冶練製成的。矽和氧很容易化合成二氧化矽。所以矽鐵常用於練鋼作脫氧劑，同時由於SiO2生成時放出大量的熱，在脫氧同時，可提高鋼水溫度降底練鋼的能原消耗。矽鐵作為金元素加入劑，廣泛用於低合金結構鋼、合結鋼、彈簧鋼、軸承鋼、耐熱鋼及電工矽鋼之中，常用來製造單晶矽或配製有色金屬合金。矽鐵在鋼工業、鑄造工業及其他工業生產中被廣泛套用。

稀土矽鐵改善高鉻鑄鐵共晶碳化物的形態

稀土矽鐵能細化晶粒, 適量的稀土矽鐵可以改善高鉻鑄鐵共晶碳化物的形態。加入0.3%稀土矽鐵時, 長條狀碳化物變短使共晶碳化物碎化。當稀土矽鐵含量達到0.9%時, 條狀碳化物進一步變短, 且趨向於孤立, 均勻分布, 但仍有部分條狀碳化物的存在。但當稀土矽鐵含量超過0.9%時, 共晶碳化物開始粗化。

加入稀土矽鐵變質處理對高鉻白口鑄鐵硬度影響不大, 這是因為硬度主要與碳化物有關稀土矽鐵變質量的增加, 衝擊韌性和耐磨性都出現蜂值, 因為高鉻白口鑄鐵中共晶碳化物變小, 且變得圓鈍, 基體組織也相應的細化但是隨著稀土矽鐵含量的增加, 矽含量增加, 且分布在相界面, 使晶面結合力降低, 易使碳化物與基體分離。二者的綜合作用導致了這一峰值的出現。

物理化學性質的測定

各元素的化學分析採用國家規定的通用方法(部分數據為有色金屬研究總院提供)。密度的測定採用直接阿基米德法。考慮到稀土矽鐵合金有一定的水化性．液體介質選用分析純甘油 採用冷卻曲線法測定熔化溫度範圍，合金裝入石墨坩堝中，上面覆蓋RE2O2 一REF3熔渣，並在氧氣(>99．9% )保護下進行 ，以上兩項均在ZC-1600(冶金綜合測試儀-1600)上進行。物相分析在島津x—ray衍射分析儀上進行。

稀土合金的粉化性

稀土矽鐵合金的粉化現象影響其儲存和使用，並將降低其性能，也是碳熱法所要解決的核心問題之一。粉化的方法製得的稀土矽鐵合金在空氣中放置一年半後無粉化現象，完好如初，表面保持良好的銀灰色金屬光澤；合金放入水中時，能觀察到較明顯的氣泡析出現象，五分鐘後基本終止，連續浸泡三個月後，也投有粉化現象，取出後仍然保持緻密的組織，水中無殘留物，但表面顏色發暗，無金屬光澤。

總結

適度的稀土矽鐵變質處理對高鉻白口鑄鐵衝擊韌性與抗磨損性, 則有顯著提高, 最大將提高。稀土矽鐵的最佳加入量約為0.8-1.0%,超過此量, 導致衝擊韌性及耐磨性將下降。