鑄鐵的主要元素含量及對(duì)性能的影響

鑄鐵主要化學(xué)成分包括碳、硅、錳、硫、磷五元素。對(duì)于一些對(duì)組織及性能有特殊要求的鑄件，還包括少量的合金元素。為保證石墨球化，球墨鑄鐵中還須含有微量的殘留球化元素。以下就球墨鑄鐵中所含的化學(xué)成分對(duì)性能的影響做詳細(xì)的闡述：

1、  碳的作用和影響：

碳是球墨鑄鐵的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球狀后石墨對(duì)機(jī)械性能的影響已減小到zui低程度，球墨鑄鐵的含碳量一般較高，在3.5～3.9%之間，碳當(dāng)量在4.1～4.7%之間。鑄件壁薄、球化元素殘留量大或孕育不充分時(shí)取上限；反之，取下限。將碳當(dāng)量選擇在共晶點(diǎn)附近不僅可以改善鐵液的流動(dòng)性，對(duì)于球墨鑄鐵而言，碳當(dāng)量的提高還會(huì)由于提高了鑄鐵凝固時(shí)的石墨化膨脹提高鐵液的自補(bǔ)縮能力。但是，碳含量過(guò)高，會(huì)引起石墨漂浮。

2、  硅的作用和影響

在球墨鑄鐵中，硅是第二個(gè)有重要影響的元素，它不僅可以有效地減小白口傾向，增加鐵素體量，而且具有細(xì)化共晶團(tuán)，提高石墨球圓整度的作用。但是，硅提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低沖擊韌性，因此硅含量不宜過(guò)高，尤其是當(dāng)鑄鐵中錳和磷含量較高時(shí)，更需要嚴(yán)格控制硅的含量。
3、硫的作用和影響

硫是一種反球化元素，它與鎂、稀土等球化元素有很強(qiáng)的親合力，硫的存在會(huì)大量消耗鐵液中的球化元素，形成鎂和稀土的硫化物，引起夾渣、氣孔等鑄造缺陷。球墨鑄鐵中硫的含量一般要求小于0.06%。

3、  磷的作用和影響

磷是一種有害元素。它在鑄鐵中溶解度極低，當(dāng)其含量小于0.05%時(shí)，固溶于基體中，對(duì)力學(xué)性能幾乎沒有影響。當(dāng)含量大于0.05%時(shí)，磷極易偏析于共晶團(tuán)邊界，形成二元、三元或復(fù)合磷共晶，降低鑄鐵的韌性。磷提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，當(dāng)含磷量增加時(shí)，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度就會(huì)提高。

4、  錳的作用和影響

球墨鑄鐵中錳的作用就主要表現(xiàn)在增加珠光體的穩(wěn)定性，幫助形成炭化錳、炭化鐵。這些碳化物偏析于晶界，對(duì)球墨鑄鐵的韌性影響很大。錳也會(huì)提高鐵素體球墨鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，錳含量每增加0.1%，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高10～12℃。因此，球墨鑄鐵中錳含量一般是愈低愈好，即使珠光體球墨鑄鐵，錳含量也不宜超過(guò)0.4～0.6%。一般都是遵循這一規(guī)律的。

合金元素的成分和含量的多少對(duì)球墨鑄鐵的性能有著極其重要的影響，在使用鑄鐵時(shí)，就應(yīng)該對(duì)其合金元素的含量進(jìn)行的化驗(yàn)分析。

5、球墨鑄鐵的成分分析主要分爐前分析和爐后分析，爐前分析一般用爐前分析儀，常用儀器有LC-TS3D型鐵水在線碳硅分析儀，LC-TS6型爐前鐵水質(zhì)量管理儀電腦碳硅分析儀等規(guī)格儀器，主要測(cè)量球墨鑄鐵爐前的碳含量和硅含量以及碳當(dāng)量，并計(jì)算出材質(zhì)的硬度、抗拉強(qiáng)度等多項(xiàng)材質(zhì)性能參數(shù)供鑄造工程師參考，爐后成分分析又分為化學(xué)分析和光譜分析，化學(xué)分析一般采用LC-CS6D碳硫聯(lián)測(cè)分析儀和LC-BS3C型智能元素分析儀，也可以采用LC-8電腦多元素聯(lián)測(cè)分析儀以及其他型號(hào)儀器，光譜分析一般采用LC-750型光電直讀光譜分析儀，一次性的檢測(cè)球磨鑄鐵中的所有化學(xué)元素含量，方便快速。當(dāng)然，球墨鑄鐵還要做的就是金相檢測(cè)和硬度、抗拉性能等物理試驗(yàn)，金相分析可采用LC-100型金相圖像分析系統(tǒng)，硬度試驗(yàn)一般采用HB系列布氏硬度計(jì)，抗拉壓選用數(shù)顯試驗(yàn)機(jī)，微機(jī)屏顯試驗(yàn)機(jī)，微機(jī)控制試驗(yàn)機(jī)等三種系列規(guī)格。

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