灰铸铁中各化学元素的作用
时间:2020-07-24 阅读:3245
灰铸铁的化学成分由两部分组成:一是基本成分,即C、Si、Mn、P、S五大元素;二是根据需要,加入少量的合金元素,如Cu、Cr、Mo、Ni、Sb、Sn等。五大元素中起决定性作用的是C、Si含量,由于二者的石墨化作用大小不同,通常以CE表示:CE≈w(C)+1/3w(Si)。
- CE必须确保达到铸铁牌号中抗拉强度或硬度的要求。
- CE的高低是影响灰铸铁强度的主要决定性因素。灰铸铁牌号越高,强度越高,选择的CE应越低。以降低CE来提高灰铸铁的强度,是提高灰铸铁强度的基本原则。
- 在同的CE下,不同的冷却速度有着不同的强度,随着铸件壁厚的增加,铸件强度降低;随着壁厚的减小,铸件强度增加。因此,薄壁铸件的CE应适当提高,厚壁铸件的CE应适当降低。
- CE的降低,使灰铸铁强度提高,但使铸造性能、加工性能恶化,因此,在同等强度下,CE高的灰铸铁为优。
- Mn是阻碍石墨化和稳定珠光体的元素,一般灰铸铁要求珠光体基体,故Mn的质量分数较高,薄壁件w(Mn)量为0.5%-0.8%,厚壁件w(Mn)量为0.9%-1.4%。
- Mn与S有较大的亲和力,与S形成MnS或(Fe、Mn)S的化合物,故Mn可部分抵消S反石墨化的作用,且生成的MnS呈颗粒状分散在铁液中,熔点在1600℃以上,可作为非均质品核,有利于石墨的析出,因此,Mn也有间接促进石墨化的作用。、
- 灰铸铁中的Mn与S中和以后,过量的Mn才有能起稳定珠光体的作用,中和S所必需的w(Mn)量为当w(Mn)<0.2%时,w(Mn)= w(S)×1.73%+.3%;当w(S)≥0.02时,w(Mn)= w(S)×3.3%
- S使灰铸铁流动性降低,阻碍石墨化,增大白口倾向。当灰铸铁中Mn低S高时,S除与Mn形成MnS外,还会形成Fe-FeS的硫共晶或Fe-Fe3C-FeS三元硫共晶分布在界面上,降低灰铸铁的力学性能,并易产生热裂,故一般认为S是灰铸铁中的有害元素,要求w(S)≤0.12%。
- S对石墨化有双重作用,S本身阻碍石墨化,但与Mn生成的MnS可形成结晶核心,促进石墨化。因此,采用感应电炉熔炼时,必须要有增S处理,使w(S)量不低于0.06%;冲天炉熔炼时,铁液中的w(S)量一般为0.06%-0.10%。
- 灰铸铁的P常以二元磷共晶(Fe+Fe3P)或三元磷共晶(Fe-Fe3P+ Fe3C)形式存在。低熔点的磷共晶分布于界面,降低灰铸铁的力学性能,特别是塑性与韧性,并易产生裂纹,故灰铸铁的w(P)量一般小于0.15%。
- 于对有耐磨性要求的灰铸铁,w(P)量可提高至0.3%-1.5%;有致密性要求的灰铸铁,w(P)量应低于0.06%。
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南京诺金高速分析仪器厂
2020年7月23日