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1、各種元素對(duì)鑄鐵組織性能的影響1.C碳是鑄鐵的基本組元，在鑄鐵中的存在形式主要有兩種，一種是以游離碳石墨的形式存在，另一種是以化合碳滲碳體的形式存在，也正是碳在鑄鐵中的這種存在形式可把鑄鐵分成許多類型可把鑄鐵分成許多類型,在灰鑄鐵中，碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在2.7%-3.8%的范圍內(nèi)，碳主要以片狀石墨形式存在，高碳灰鑄鐵的金相組織為鐵素體和粗大的片狀石墨，機(jī)械強(qiáng)度和硬度較低，但撓度較好；低碳灰鑄鐵的金相組織為珠光體和細(xì)小的片狀石墨，有較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，但撓度較差。由于灰鑄鐵的成分位于共晶點(diǎn)附近，因此具有良好的鑄造性能。對(duì)于亞
2、共晶范圍的灰鑄鐵，增加碳含量能提高流動(dòng)性，反之，對(duì)于過共晶范圍的灰鑄鐵，只有降低碳含量才能提高流動(dòng)性。在QT中含C量高，析出的石墨數(shù)量多，石墨球數(shù)多，球徑尺寸小，圓整度增加。提高含C量可以減小縮松體積，減小縮松面積，使鑄件致密。但是含C量過高則降低縮松作用不明顯，反而出現(xiàn)嚴(yán)重的石墨漂浮，且為保證球化所需要的殘余Mg量要增多。2.Si硅是鑄鐵的常存五元素之一，能減少碳在液態(tài)和固態(tài)鐵中的溶解度，促進(jìn)石墨的析出，因此是促進(jìn)石墨化的元素，其作用為碳的1/3左右，故增加硅量會(huì)增加石墨的數(shù)量，也會(huì)使石墨粗大；反之，減少硅量，會(huì)使石墨
3、細(xì)小。在灰鑄鐵中，硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在1.1%-2.7%的范圍內(nèi)，一般碳硅含量低可獲得較高的機(jī)械強(qiáng)度和硬度，但流動(dòng)性稍差；反之，碳硅含量高，流動(dòng)性好，機(jī)械強(qiáng)度和硬度較低。當(dāng)薄壁鑄件出現(xiàn)白口時(shí)，可提高碳硅含量使之變灰；當(dāng)厚壁鑄件出現(xiàn)粗大的石墨時(shí)，應(yīng)適當(dāng)降低碳硅含量，并達(dá)到提高機(jī)械強(qiáng)度和硬度的目的。Si是Fe-C合金中能夠封閉ｒ區(qū)的元素，Si使共析點(diǎn)的含C量降低。Si提高共析轉(zhuǎn)變溫度，且在QT中使鐵素體增加的作用比HT要大。HT中C、Si都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。提高碳當(dāng)量促使石墨片變粗、數(shù)量增多，強(qiáng)度和硬度下降。降低碳當(dāng)量可
4、以減少石墨數(shù)量、細(xì)化石墨、增加初析奧氏體枝晶數(shù)量，從而是提高灰鑄鐵力學(xué)性能常采取的措施。但是降低碳當(dāng)量會(huì)導(dǎo)致鑄造性能降低、鑄件斷面敏感性增加，硬度上升加工困難等問題。3.Mn錳是鑄鐵的常存五元素之一，除少量固溶于鐵素體以外，大部分溶入共析碳化物和滲碳體中，以復(fù)合碳化物的形態(tài)存在，加強(qiáng)了碳化物的形成，因此是阻礙石墨化的元素，故增加錳量會(huì)增大基體組織中的珠光體數(shù)量。在灰鑄鐵中，錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.5%-1.4%的范圍內(nèi)，主要作用有二，一是中和硫的有害作用，生成MnS及（Fe、Mn）S化合物，以顆粒狀分布于機(jī)體中。這些化合物
5、的熔點(diǎn)在1600℃以上，不僅無阻礙石墨化的作用，而且還可以作為石墨化非自發(fā)性晶核。二是穩(wěn)定和細(xì)化珠光體，在此含量范圍內(nèi)，隨錳含量的增加，鑄鐵的強(qiáng)度、硬度增加，而塑性和韌性降低。在QT中Mn的作用是形成碳化物和珠光體。對(duì)于厚大斷面的QT件來說，錳是偏析傾向特別顯著的元素，是強(qiáng)烈穩(wěn)定奧氏體的元素，對(duì)穩(wěn)定珠光體的作用也很顯著，在生產(chǎn)珠光體QT時(shí)，可以利用錳穩(wěn)定珠光體的作用消除石墨球周圍的鐵素體（牛眼）組織。4.S硫也是鑄鐵的常存五元素之一，在通常的鑄鐵中也被認(rèn)為是有害元素。硫穩(wěn)定滲碳體，阻止石墨化。硫少量溶于鐵素體及滲碳體小，
6、降低碳在液態(tài)鑄鐵中的溶解度，大部分以硫化鐵（FeS）和其他硫化夾雜物（MnS,CeS）的形式存在于鑄鐵中，并分布于晶界上。硫化鐵的熔點(diǎn)低、且質(zhì)軟而脆，能降低鑄鐵的強(qiáng)度，促進(jìn)鑄鐵的收縮，并引起鑄鐵的過硬和裂紋形成。硫化錳的熔點(diǎn)高、且以顆粒狀分布，對(duì)鑄鐵的強(qiáng)度無多大影響，但使鐵液變稠，流動(dòng)性變差。對(duì)于灰鑄鐵，硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在低于0.15%。S在QT中是反石墨化元素，屬于有害雜質(zhì)。5.P磷也是鑄鐵的常存五元素之一，在通常的鑄鐵中被認(rèn)為是有害元素。P使鑄鐵的共晶點(diǎn)左移，且作用程度和硅相似，能溶于液態(tài)鑄鐵中，并降低碳在液態(tài)鑄鐵中
7、的溶解度,故計(jì)算碳當(dāng)量時(shí)應(yīng)計(jì)入磷的含量；但在固態(tài)鑄鐵中磷的溶解度是有限的，并隨著碳含量的增加和溫度的降低而減少。磷對(duì)石墨化的影響不大，略微促進(jìn)石墨化，但有時(shí)也能阻礙石墨化。磷主要以二元磷共晶（Fe-Fe3P）、三元磷共晶（Fe-FeP-Fe3P）和復(fù)合磷共晶的形式存在于鑄鐵中，磷共晶的硬度高、脆性大、分布在晶粒的邊界上，割裂了晶粒間的連續(xù)性，使鑄鐵的強(qiáng)度、塑性下降，硬度提高。另外，由于磷共晶具有較低的熔化溫度和磷可以降低鑄鐵的熔點(diǎn)的緣故，因此磷能增加鑄鐵的流動(dòng)性和可鑄性，但磷的增高會(huì)使鑄鐵的縮孔、縮松以及開裂傾向增加。對(duì)
8、于灰鑄鐵，磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在低于3.0%。P在QT中不影響球化，但是有害元素，它可以溶解在鐵液減低鐵碳合金的共晶含碳量。其降低的碳量相當(dāng)與它含量的1/3。6.Cu銅是促進(jìn)共晶階段石墨化的元素，石墨化能力相當(dāng)于硅的1/10-1/5。銅在超過它的固溶度極限時(shí)，常以顯微質(zhì)點(diǎn)或超顯微質(zhì)點(diǎn)分布于鑄鐵中。銅使組織致密，并細(xì)化和改
