铸钢熔炼常用脱氧剂知识

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（CaO·Al2O3·SiO2）。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A.沸点低（1492℃），故易挥发，有效作用时间短（60~90s），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+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，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.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0.01~0.02%硒来预防气孔；E.奥氏体体系铬镍不锈钢中，添加可控制在0.0125~0.1%之间。2.加入时机1.以硒铁方式