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鑄鐵件中五大元素的作用

發(fā)布者：武陟縣向陽模具有限公司　點擊次數(shù)：4744次

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　　鑄件的常規(guī)元素分別是碳、硅

、錳、硫
、磷
，這是我們常規(guī)的五大元素。直接影響鑄件機械性能的重要因素
。主要作用如下：

　　1、元素硅是鑄件中的有益元素

，它和碳元素一樣
，能促進石墨化，以孕育劑的方式添加的硅作用更明顯
。對于鑄態(tài)球磨鑄件
，增加含硅量有雙重作用
，一方面它使?jié)B碳體
、珠光體、三元磷共晶減少
，鐵素體增加
，因而降低強度和硬度，改善鑄件塑性;另一方面硅固溶強化鐵素體
，使屈服點和硬度提高;硅改善鑄造流動性
，增大凝固時體積膨脹;硅能改善耐熱、耐蝕性
。增加硅量
，特別是孕育硅量
，能夠顯著的控制碳化物的數(shù)量
，因此，硅是抑制中錳球墨鑄鐵白口傾向的強力元素
。硅在一定范圍內(nèi)
，有利于強度和韌性的提高，但使抗磨性能有所降低
。故要取合適的量
。一般情況下
，灰鑄件硅含量在1.2%～3.0%，球墨鑄件中硅在2.0%～3.0%
。

　　2

、元素碳是鑄鐵件中最基本的成分
。它是主要區(qū)分鋼或鐵的主要依據(jù)
，含碳量大于1.7%是鐵，低于1.7%的稱為鋼
，而且
，在生產(chǎn)過程中
，碳影響著鑄件的機械力學(xué)性能
。在鑄造中碳會促進石墨化，減小白口傾向
，即減少滲碳體
、珠光體、三元磷共晶
，增加鐵素體，因而降低硬度改善加工性能;碳促進鎂吸收率的提高;改善球化
，以達到預(yù)期效果;碳能改善流動性
，增加凝固時的體積膨脹;碳提高吸振性
，減摩性，導(dǎo)熱性
。但碳含量過高引起石墨漂浮，惡化力學(xué)性能
，過低又易產(chǎn)生縮孔松縮等缺陷
。所以，對不同質(zhì)量要求的鑄件
，合理選配碳含量一般是提高鑄件質(zhì)量的一種途徑
，例如：灰鐵含碳量大多在2.6%～3.6%
，球墨鑄鐵在3.5%～3.9%
。碳對中錳球墨鑄鐵的力學(xué)性能影響不明顯，一般碳量高于3.9%時易出現(xiàn)石墨漂浮
，影響鑄鐵質(zhì)量
，碳低于3.0%時
，不利于石墨化故一般控制碳量在3.0%～3.8%為宜
。

　　3、元素錳是鑄件重要元素之一

，適量的錳
，有助于生成紋理結(jié)構(gòu)，增加堅固性和強度及耐磨性
。錳和硫一樣都是穩(wěn)定的化合物，是阻礙石墨化的元素
，當(dāng)與硫共存時
，錳與硫的親和力較大，會結(jié)合成MnS等化合物
，在適當(dāng)溫度時
，不僅無阻礙石墨化作用
，還能中和硫
，起著除硫作用。錳達到一定量時
，能使鑄件強度高
、硬度高、密度高
、耐磨等優(yōu)點
，此時硅量也相應(yīng)提高
。錳易在共晶團邊界產(chǎn)生偏析，鑄態(tài)下易生成碳化物
，增加錳量
，會惡化力學(xué)性能
。因此錳的含量一般應(yīng)低
。但是錳能穩(wěn)定奧氏體，促使形成奧氏體基體時
，可成為弱磁性球墨鑄鐵
，具有良好抗磨性。錳固溶于奧氏體中
，與鐵形成置換式固溶體，并且
，由于錳比鐵對碳具有更強的親和力
，它組織碳從固溶體中擴散和析出，起到了穩(wěn)定和擴大奧氏體區(qū)的作用
。

　　4

、元素硫也是一種雜質(zhì)
，屬有害元素
。在鑄造中，硫元素與Mn
、Mg等其他元素親和力強，產(chǎn)生穩(wěn)定的碳化物
，阻礙石墨化
，消耗鐵液中的球化元素
，形成MgS
、MnS等殘渣，由于硫的消耗作用使有效的殘留球化元素含量過低則降低球化
，還促進形成夾渣
，皮下氣孔等缺陷。由于硫降低球化率
，加快球化衰退以及形成夾渣等使力學(xué)性能下降或不穩(wěn)定。硫元素應(yīng)除去
，應(yīng)該含量低
。在普通灰鐵中
，硫含量一般在0.02%～0.15%，在球墨鑄鐵中S≤0.02%
，有時可視情況而定
。

　　5.元素磷是有害元素

，被作為雜質(zhì)對待
。磷往往是影響鑄件力學(xué)性能，尤其使韌性和致密性降低
，是造成鑄件開裂的主要原因
。因為磷在鑄件中溶解度很低。如P<0.05%時
，固溶于鐵，對球墨鑄件力學(xué)性能沒有明顯的不良影響
。在鑄鐵中磷是一個容易偏析的元素
，當(dāng)鑄件中磷含量達到0.05%時，已有可能形成磷共晶
，對大多數(shù)鑄件來說
，磷共晶會增加鑄件脆性
，嚴(yán)重惡化了力學(xué)性能
。例如：在球墨鑄鐵中，磷量由0.04%～0.05%提高到0.2%
，抗拉強度由800Mpa～850Mpa
，降低到650Mpa～700Mpa，伸長率由3.5%～4%下降到1.5%～2.0%
。因此磷應(yīng)限制含量最好在0.04%以下。但是磷能提高硬度
，改善耐磨性
，在某些耐磨鑄鐵中，要加入磷
，其目的是利用磷共晶的耐磨性
。

　　由此可見，鑄鐵實際上是一種以碳

、硅、錳、硫
、磷等元素為基礎(chǔ)十分復(fù)雜的化學(xué)過程
。其中碳、硅是最基本的成分
，錳含量一般較低時影響不大
，硫、磷常被看做是雜質(zhì)
，因此常加以限制。其中每一個元素對鑄鐵的品質(zhì)
、凝固結(jié)晶
、組織和性能均有一定的影響和作用。這就要求鑄造者在鑄造過程中應(yīng)對五大元素進行合理配比