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碲及其对铸铁性能的影响

发布日期:2021-12-21 内容来源于:http://www.mdkwzj.cn/

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碲是于1782年由德国矿物学家 F.J.Muller von Reichenstein 在研究德国金矿时得到的一种未知物质。1798 年德国人M.H.Klaproth 证实了此发现并测定了这一物质的特性,按拉丁文Tellus(地球)命名为Tellurium。

    现在的碲大多是炼钢厂的副产品,固态时呈六方晶格,矿物铸件原子序数为52,是介于金属与非金属之间的过渡元素。纯碲的密度为6.25g/cm3,熔点为 熔点449.5±0.3℃,沸点989.8±3.8℃,熔化潜热为 17.6 kJ/kg,比热为0.134 kJ/kg·K ,在熔点以下极易升华,气化热为107.6 kcal/gm ·℃ 。在空气中燃烧呈现绿蓝色火焰并生成二氧化碲。碲易传热导电,其传导性对光很敏gan,系P型半导体。碲与硒同存于硫化矿中。

    碲不溶于铁,碲原子也不会进入石墨晶格。碲有极强的促进碳化物的能力。碲是强烈的反石墨化元素,能有效地促进灰铸铁形成白口组织。其确切作用机理目前仍在探讨之中,但是普遍的观点认为:碲的熔点较低,能熔于铁液中,影响了铁液的结晶凝固过程。碲对铁液结晶过程的影响主要是通过动力学因素达到的。有人认为,碲的原子半径较大,在铁中的溶解度极小,在铸铁共晶团生长过程中,尤其是在中、后期,多与MnS形成共生物富集在共晶团前沿。使铁液产生严重的成分过冷,因而改变铸铁的凝固方式,使铸铁由按稳定体系转变为按介稳定系进行凝固,极大地抑制了石墨的生长,导致铸件产生白口组织 。这种能力与铁液含氧量有关,当铁水含氧量越多,碲促进白口生成能力越强。

    前苏联的 A.E 勃留哈诺夫和A.A郭尔施柯夫等在20世纪30年代提出碲可使铸件产生白口组织,并提出了对铸件表面铸渗碲可防止铸件产生缩松及缩孔。60年代,日本学者河村敏一的试验结果表明,碲涂料对铸铁有强烈的冷激效guo,当铸件的壁厚为20~30mm时,碲涂料的作用大致相当于15mm厚的冷铁效guo 。人们有时有意地将碲加入到铸型涂料中,并涂刷到灰铸铁铸件的特定部位上。碲是强碳化物形成元素,会局部地将铸件的组织从灰铸铁转换成完quan白口铸铁。据说这个作用常用来减少局部的收缩问题。碲在这方面的作用机理目前很难理解,但有人提出,在这个过程中能够迅速形成固态表皮,这与热激冷等效。需要注意的是碲会造成激冷部位加工困难。

    G.E.Moron通过实验提出,碲无论是以何种形式加入到铁液中,矿物铸件都会使石墨的形态变得反常,这种反常的石墨形态会严重地降di灰铸铁的力学性能。 

    R.C.Loper也认为:碲对灰铸铁中的石墨会产生不利的影响。极少量的碲就能使灰铸铁的强度大大降di。特别是对厚壁铸件,当铸件中含0.003%或更低的碲时,其强度降di为无碲铸铁的70%~10% 。  

    大连理工大学的陈光昀通过试验得出结论:碲对灰铸铁组织的影响主要是改变了石墨的形貌,使基体中有过冷石墨和网格状石墨出现;碲对灰铸铁的抗拉强度有明xian的不良影响, 而对抗弯强度影响不大。

    碲干扰石墨球化,使石墨产生畸变。生产球墨铸铁时应严格控制。稀土元素可以缓解碲促进白口的作用。

    碲可以用在白口合金铸铁或可锻铸铁中,确保产生白口组织。

   需要注意的是:碲及其蒸气有毒,单质碲毒性较小,矿物铸件碲的化合物有剧毒。大量吸入后刺激上呼吸道引起咽喉干痛,气促咳嗽,口内金属味,化学性肺炎,昏迷痉挛,窒息等症状。有铸造厂接触含碲白烟而引起的急性中毒实例。长时间接触低浓度碲及化合物也有出现中毒的症状。


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