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鑄鐵的常規(guī)化學(xué)元素C、Si、Mn、S、P

2024-7-17  閱讀(1165)

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1.碳和硅都是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素,通過調(diào)整碳和硅的含量可以控制灰鐵的組織和性能。灰鐵的碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大多在2.6%-3.6%,硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.2%-3.0%。碳是構(gòu)成石墨的元素,在一定范圍內(nèi)鐵液中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高,石墨的數(shù)量也就越多。硅是促進(jìn)石墨化的元素。當(dāng)硅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1.0%-2.0%范圍內(nèi)增加時(shí),硅促進(jìn)石墨化的作用特別強(qiáng)烈。一般以碳當(dāng)量綜合考慮碳的硅的影響。CE=C+1/3(Si+P)碳當(dāng)量過高,促使灰鐵石墨片變粗、數(shù)量增多,基體中鐵素體量增多,強(qiáng)度和硬度下降。碳當(dāng)量過低,鑄鐵易出現(xiàn)麻口或白口組織,會(huì)導(dǎo)致灰鐵鑄造性能降低,鑄件斷面敏感性增大、內(nèi)應(yīng)力增加、強(qiáng)度下降、硬度上升、加工困難。因此,必須使灰鐵的碳當(dāng)量控制在合適的范圍內(nèi)。鑄鋼的碳當(dāng)量表征鑄鋼的可焊接性,應(yīng)當(dāng)注意區(qū)別。

  2.錳和硫都是阻礙石墨化的元素,但兩者共同存在時(shí),會(huì)形成高熔點(diǎn)的MnS,不僅石墨化的作用,而且可有助于石墨化的非自發(fā)晶核。所以,錳能削弱硫的有害作用。此外,錳能促使珠光體形成并細(xì)化珠光體,從而提高灰鐵的力學(xué)性能,灰鐵中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)一般為0.6%-1.2%。硫在高含量時(shí)有阻礙石墨作用,使鑄件形成白口組織,同時(shí)還使奧氏體枝晶粗化,降低鑄鐵性能。硫還能使鐵液的流動(dòng)性降低,收縮量增大,使鑄鐵有較大的熱裂傾向。因此,硫作為有害元素應(yīng)加以控制,一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)控制在0.15%以下(國(guó)外在0.1%以下)。但目前認(rèn)為,為確保孕育效果,灰鐵中含硫量并非越低越好,一般質(zhì)量分?jǐn)?shù)不低于0.05%-0.06%。

    Mn=1.7S+0.3  S小于0.2

    Mn=3.3S

    當(dāng)Mn含量大于1.2%時(shí),錳應(yīng)視為強(qiáng)化珠光體的合金元素。

3. 磷使鑄鐵的共晶點(diǎn)左移,其作用程度和硅相似,故計(jì)算碳當(dāng)量時(shí),應(yīng)計(jì)入磷的含量。當(dāng)磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于0.3%時(shí),會(huì)生成硬而脆,且熔點(diǎn)低的磷共晶,常以網(wǎng)狀分布在晶界上,使鑄鐵脆性增加。降低鑄鐵的力學(xué)性能,尤其是降低韌性和致密性。磷量高往往是產(chǎn)生冷裂的原因。但磷共晶能提高鑄件的耐磨性,且磷能降低鑄鐵的熔點(diǎn)和共晶溫度,提高鐵液的流動(dòng)性,改善鑄造性能。一般灰鑄鐵,磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不應(yīng)超過0.2%;高強(qiáng)度灰鑄鐵中磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)低于0.06%;有耐磨和高流動(dòng)性要求的,磷的質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)0.3%-1.5%。

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