在传统的灰铸铁熔炼工艺中，由于没有充分认识到锰的作用，通常仅在0.5%--1. 0%的范围内选择锰含量。而新工艺将锰含量提高到1.0以上，以充分发挥锰的有益作用。下面，根据铸铁凝固理论的新观点.讨论灰铸铁的三种主要化学成分碳、硅、锰的控制范围。
1. 碳的控制范围
碳在灰铸铁中的作用，可以说是“成也萧何败也萧何”，灰铸铁所具有的长处和短处都归因于其中的碳。一般说来，控制碳含量的原则是在保证灰铸铁具有足够强度的前提下，尽可能选择较高的碳含量。在新工艺中。由于锰含量的增加使强度提高，在同样的强度要求下，碳含量可以选得比传统工艺的高0.2%左右。实验也证明，较高的碳含量还有利于锰增加和细化奥氏体枝晶的作用。
2.硅的控制范围
硅在灰铸铁中主要起石墨化作用，同时还具有一定的固溶强化作用。硅含量在1. 0%一2. 0%时，石墨化作用显著。如果硅含量小于1.000,铸铁中会产生大量的游离碳化物。所以，硅含量的下限应大于1. 0。考虑到应留有一定的余量，其下限定为1.0%^'1.5%。上限又怎么定呢?由于碳的石墨化作用是硅的3倍，碳可以部分代替硅的石墨化作用。而锰又可以代替硅的固溶强化作用。另外。硅是扩大共晶反应区间，提高共晶反应温度的元素。因此，降低硅含量有助于防止热裂产生，并且还可以减少硅铁的加人量，降低生产成本。从这几点考虑，硅含量的上限定为1. 7%一1. 8%，比传统工艺的硅含量低0. 3%一0. 6 %
3. 锰的控制范围
尽管锰在灰铸铁中有许多有益作用，但也不是越多越好。实验证明，当锰硅差(铸铁中的锰含量与硅含量之差)大于零时，灰铸铁中可能出现游离碳化物，使机械性能降低。对灰铸铁而言，锰硅差宜为一0.3%一0.5%因此，锰含量应控制在1.1%-1.5%。
锰在灰铸铁中的作用
锰在灰铸铁中具有如下一些作用:
①促进奥氏体形成.细化奥氏体枝晶，并且固溶于其中，提高其显微硬度。
②增加共晶团的数量.
③细化石墨组织。
④增加、细化和稳定珠光体组织，
⑤与铸铁中的硫反应生成MnS，中和硫对铸铁的有害作用。
因此，适当增加灰铸铁中的锰含量，可以提高铸铁的强度，防止显微络松和热裂等铸造缺陷的产生.并且，由于锰稳定珠光体的作用，也使铸件的壁厚敏感性降低。显然，这些都正是我们所要寻求的。(摘自《电炉炼钢》)
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南京诺金高速分析仪器厂
2020年6月24日
