偏析及其減少偏析的方法

    出爐鐵水的溫度，通常要比硅鐵的熔點高300～350℃，因此鐵水冷凝較慢，在緩慢的冷凝過程中，密度小的純硅上浮，密度大的硅化鐵下沉，即在冷凝后的硅鐵錠中，成分并不均勻，錠的上層硅含量較高，錠的下層硅含量較低，這種現(xiàn)象稱為成分偏析現(xiàn)象。

    實踐證明，硅鐵的成分偏析隨澆鑄厚度增加，隨冷卻速度減慢而加劇，并與合金含硅量有關。例如，厚錠中的偏析比薄錠中的偏析嚴重，75％硅鐵的偏析又比45％硅鐵的偏析嚴重。

    合金成分嚴重的偏析，會增加硅鐵的粉化傾向。為減少成分偏析現(xiàn)象，一是應減少鐵錠厚度；二是降低鐵水澆鑄溫度；三是加快鐵錠冷卻速度。75％硅鐵錠厚度小于100 mm，45％硅鐵錠厚度應小于150 mm。

    澆鑄完畢，硅鐵呈桃紅色時，應脫模將鐵錠夾于盛鐵箱。否則，鐵錠在錠模內(nèi)碎裂，給吊鐵帶來困難。

粉化及防止粉化的措施

  硅鐵在存放或運輸過程中，有時會出現(xiàn)下述現(xiàn)象：鐵塊變成粉末，并放出具有臭雞蛋氣味的氣體，而當鐵塊存放在潮濕的地方或與水相接觸時，鐵塊變成粉末的趨勢更加強烈，這一現(xiàn)象習慣上稱為硅鐵的粉化。硅鐵粉化是一個相當嚴重的質量問題，對此曾進行過廣泛的研究。

    從硅鐵狀態(tài)圖(圖4—2)可以看出75％硅鐵和45％硅鐵，鐵水冷卻凝固時，都會出現(xiàn)能夠溶解Al、P、Ca、As等雜質的∈相。經(jīng)金相研究證明，∈相中的雜質大多數(shù)以磷化物的形態(tài)聚集于各晶體問界，在隨后的冷卻過程中，隨著∈相向FeSi2轉化，固體鐵錠發(fā)生顯著的體積變化。體積變化所產(chǎn)生的內(nèi)應力，使鐵錠內(nèi)部產(chǎn)生裂紋。這些鐵錠在存放或運輸過程中，空氣中的水分就會逐漸滲入鐵錠內(nèi)的裂縫中，與聚集在各晶粒間界的磷化物反應，生成有毒的具有臭雞蛋氣味的PH3和AsH3氣體，同時使各晶粒界遭到徹底破壞，鐵錠變成粉末。

由此推知，凡含硅大于33．46％的硅鐵均有粉化傾向，其中尤以含硅50％～60％的硅鐵粉化傾向最為強烈。

    實踐證明：

        (1)環(huán)境中的水分是造成硅鐵粉化不可缺少的外在因素；

        (2)純凈無雜質的硅鐵，實際上是不會發(fā)生粉化的；

        (3)P、Al、Ca、As的存在是硅鐵產(chǎn)生粉化的內(nèi)在因素，其中尤以P、Al的影響為最大；

        (4)硅鐵錠的冷卻速度是影響粉化的重要因素。

    為了防止粉化，在實際生產(chǎn)上可采取下列措施：

        (1)減少鐵錠厚度；

        (2)減少硅鐵中雜質含量，特別是鋁、磷、鈣的含量；

        (3)硅鐵與水和水蒸氣隔絕防止水淋；

        (4)加快鐵錠的冷卻速度，阻止各相變化。