碲是於1782年由德國礦物學家 F.J.Muller von Reichenstein 在研究德國金礦時得到的一種未知物質。1798 年德國人M.H.Klaproth 證實了此發現並測定了這一物質的特性,按拉丁文Tellus(地球)命名為Tellurium。
現在的碲大多是鍊鋼廠的副產品,固態時呈六方晶格,原子序數為52,是介於金屬與非金屬之間的過渡元素。純碲的密度為6.25g/cm3,熔點為 熔點449.5±0.3℃,沸點989.8±3.8℃,熔化潛熱為 17.6 kJ/kg,比熱為0.134 kJ/kg·K ,在熔點以下極易昇華,氣化熱為107.6 kcal/gm ·℃ 。在空氣中燃燒呈現綠藍色火焰並生成二氧化碲。碲易傳熱導電,其傳導性對光很敏感,系P型半導體。碲與硒同存於硫化礦中。
碲不溶於鐵,碲原子也不會進入石墨晶格。碲有極強的促進碳化物的能力。碲是強烈的反石墨化元素,能有效地促進灰鑄鐵形成白口組織。其確切作用機理目前仍在探討之中,但是普遍的觀點認為:碲的熔點較低,能熔於鐵液中,影響了鐵液的結晶凝固過程。碲對鐵液結晶過程的影響主要是透過動力學因素達到的。有人認為,碲的原子半徑較大,在鐵中的溶解度極小,在鑄鐵共晶團生長過程中,尤其是在中、後期,多與MnS形成共生物富集在共晶團前沿。使鐵液產生嚴重的成分過冷,因而改變鑄鐵的凝固方式,使鑄鐵由按穩定體系轉變為按介穩定系進行凝固,極大地抑制了石墨的生長,導致鑄件產生白口組織 。這種能力與鐵液含氧量有關,當鐵水含氧量越多,碲促進白口生成能力越強。
前蘇聯的 A.E 勃留哈諾夫和A.A郭爾施柯夫等在20世紀30年代提出碲可使鑄件產生白口組織,並提出了對鑄件表面鑄滲碲可防止鑄件產生縮松及縮孔。60年代,日本學者河村敏一的試驗結果表明,碲塗料對鑄鐵有強烈的冷激效果,當鑄件的壁厚為20~30mm時,碲塗料的作用大致相當於15mm厚的冷鐵效果 。人們有時有意地將碲加入到鑄型塗料中,並塗刷到灰鑄鐵鑄件的特定部位上。碲是強碳化物形成元素,會區域性地將鑄件的組織從灰鑄鐵轉換成完全白口鑄鐵。據說這個作用常用來減少區域性的收縮問題。碲在這方面的作用機理目前很難理解,但有人提出,在這個過程中能夠迅速形成固態表皮,這與熱激冷等效。需要注意的是碲會造成激冷部位加工困難。
G.E.Moron透過實驗提出,碲無論是以何種形式加入到鐵液中,都會使石墨的形態變得反常,這種反常的石墨形態會嚴重地降低灰鑄鐵的力學效能。
R.C.Loper也認為:碲對灰鑄鐵中的石墨會產生不利的影響。極少量的碲就能使灰鑄鐵的強度大大降低。特別是對厚壁鑄件,當鑄件中含0.003%或更低的碲時,其強度降低為無碲鑄鐵的70%~10% 。
大連理工大學的陳光昀透過試驗得出結論:碲對灰鑄鐵組織的影響主要是改變了石墨的形貌,使基體中有過冷石墨和網格狀石墨出現;碲對灰鑄鐵的抗拉強度有明顯的不良影響, 而對抗彎強度影響不大。
碲干擾石墨球化,使石墨產生畸變。生產球墨鑄鐵時應嚴格控制。稀土元素可以緩解碲促進白口的作用。
碲可以用在白口合金鑄鐵或可鍛鑄鐵中,確保產生白口組織。
需要注意的是:碲及其蒸氣有毒,單質碲毒性較小,碲的化合物有劇毒。大量吸入後刺激上呼吸道引起咽喉幹痛,氣促咳嗽,口內金屬味,化學性肺炎,昏迷痙攣,窒息等症狀。有鑄造廠接觸含碲白煙而引起的急性中毒例項。長時間接觸低濃度碲及化合物也有出現中毒的症狀。