稀土球化元素

1、球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库制作人：职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库球墨铸铁铸件生产技术课程榆林职业技术学院稀土球化元素稀土球化元素 宋 娟球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库目 录 稀土元素的基本性质稀土元素的基本性质二稀土元素概述一 稀土稀土元素的分类三 稀土元素在球墨铸铁中的作用稀土元素在球墨铸铁中的作用四球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库稀土元素在地壳中的含量约0.015%。其中在地壳中含量较多的为铈、钇、镧。稀土元素并不稀少，地壳中稀土含量比锌、铅、锡、钼、钨及金、银、铂多几十倍或几

2、百倍，比常见的铜、铅还要多。我国稀土资源丰富，储藏量居世界首位。为发展稀土镁球墨铸铁提供了可靠的物质基础。一、稀土元素概述球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库二、稀土元素的基本性质稀土元素指周期表第B族中的17个元素。稀土元素包括原子序数57（镧）到71（镥）的镧系元素，以及与镧系元素化学性质十分相近的钪（原子序数21）和钇（原子序数39）。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库钇铈铽镧稀土矿球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库稀土元素是典型的金属，具有金属光泽，在大气中容易氧化失去光泽。大部分稀土金属均为密排六

3、方晶格，其中某些金属在高温下转变为体心立方晶格。稀土金属随原子量增高，密度、熔点大致呈增高的规律。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库所有的稀土金属在高于300下氧化。钪和钇是最为稳定的金属。一般在高温下稀土金属与O、S、P、N、H、C等作用生成化合物。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库轻稀土在室温下易于氧化，特别在潮湿空气中更易氧化。重稀土在室温下对氧是稳定的，因为生成一种致密氧化膜，阻止其进一步氧化。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库二、稀土元素分类（又称轻稀土），包括镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆。（

4、又称重稀土），包括铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥、钪、钇。根据原子结构、物理化学性质和矿石中共存的相似程度，把稀土金属分为两类。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库三、稀土元素在球墨铸铁中的作用1.净化作用稀土元素可与氧、硫、氮、氢等形成化合物，但在铁液中稀土与这些元素的反应则受很多因素影响而呈现复杂的规律。但是，一般说来稀土加入铁液中可以脱硫去气，尤其是在用稀土镁合金处理时，效果较好。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库（1）稀土元素的脱氧稀土与氧的亲和力极强，加入铁液中有强烈的脱氧作用。但是稀土氧化物熔点远高于铁液温度，密度接近或超过铁液

5、密度，不易从铁液中逸出。因此稀土在铁液中可以夺走氧形成稀土氧化物，从而促进球化，但是不一定降低铸铁中的总含氧量。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库稀土硫化物的生成热比MgS、CaS的生成热负得多，即与镁、钙相比、稀土元素与硫的亲合力最强。采用稀土镁合金加入铁液中，镁的沸腾搅拌作用大大改善了稀土脱硫的动力学条件，因此有很强的脱硫能力。（2）稀土元素的脱硫球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库（3）稀土元素的去氮稀土虽然与氮有一定的亲合力，但是铁液中含有镧，铈等元素时，氮的溶解度会增加到超过正常铁液的含氮量。这是由于稀土元素可以吸收氮气。球墨

6、铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库（4）稀土元素的去氢 稀土元素可以大量吸收氢气，氢在稀土元素中的溶解度比在铁中的溶解度高几百倍至几千倍。稀土元素也可以和氢形成不稳定的化合物，它在高温下分解放出氢气。铁液中加入稀土元素后，总的含氢量并不减少，但在冷却过程中基体或石墨中的氢大部分被稀土所吸收溶解。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 稀土具有脱硫、脱氧和改变氮、氢气体分布的作用，净化了铁液，还能降低球墨铸铁铁液表面氧化膜形成温度。对改善球墨铸铁的流动性以及抑制疏松、夹渣以及皮下气孔等铸造缺陷产生良好的影响。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料

7、成型与控制技术专业教学资源库2.球化作用 稀土元素有和的作用，各种稀土元素的球化能力不同，并且与铁液成分有关。稀土元素中钇和铈的球化能力较强，其中钇比铈更强一些，但都比镁的球化能力弱，比钙的球化能力强。稀土元素不宜单独使用做球化剂，最好与镁复合使用。球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库（1）铈 铈球铁的石墨圆整度比镁球铁和钇球铁的差。 在以铈为主的轻稀土作球化剂时（与镁复合时也如此），常出现团状及团片状石墨，在大断面球墨铸铁铸件及热节部位易产生石墨畸变，白口倾向及石墨漂浮都比镁球墨铸铁严重。 球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 铈中和反

8、球化元素、抗干扰的能力较强。 铈和其他稀土元素比比重大、沸点高、熔点与铁液温度相近，球化处理比较方便，处理时无沸腾及火光烟尘，劳动条件较好。但球化反应的动力学条件不好。（1）铈球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库镨、钕的球化作用比铈差，镧的作用最弱，只有在激冷区有一定的球化能力。轻稀土元素起球化作用的浓度范围较窄，加入量不足则难以球化，加入过多白口倾向严重并出现异形石墨。（2）其它轻稀土球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 钇对高碳过共晶铁液有很好的球化作用。 与镁、铈不同之处，钇可以过量加入，在碳当量和冷却速度适当时，加入量达到正常球化需要量的3.5倍时，也不出现白口。因此可以采用增大钇残留量的办法延长其衰退时间。（3） 钇球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 钇球铁中石墨圆整度很好，球化衰退后则出现枝晶状石墨，最后成为片状石墨。 钇的脱硫能力极强，经钇球化处理的铁液含硫量在0.008%以下，而且不回硫。 钇可以在高温（1450以上）进行球化处理，反应很平稳，为提高球铁浇注温度创造了有利条件。钇处理时的反应动力学条件较差。（3）钇球墨铸铁铸件生产技术课程职业教育材料成