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        五大元素對鑄件的影響
        發布時間:2024-01-17  瀏覽: 132次

          影響鑄件品質的常規元素主要有五種,分別是碳、硅、錳、硫、磷,以上元素我們叫做基本元素或俗稱五大元素。它們是直接影響鑄件物理性能的一個重要因素。其主要作用如下: 

        一、碳元素是鑄鐵中最基本的成分。它不但是區分鋼或鐵的主要依據,含碳量大于1.7%是鐵,低于1.7%的稱為鋼,而且,在鑄造過程中,碳影響著鑄件的力學性能。在鑄造中適當的碳促進石墨化,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,導熱性。但碳含量過高引起石墨漂浮,惡化力學性能,過低又易產生縮孔松縮等缺陷。所以,對不同質量要求的鑄件,合理選配碳含量一般是提高鑄件質量的一種途徑,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性能影響不明顯,一般碳量高于3.9%時易出現石墨漂浮,影響鑄鐵質量,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。     

        二、硅元素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。對于鑄態球磨鑄件,增加含硅量有雙重作用,一方面它使滲碳體、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,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%。 

          三、錳是鑄件重要元素之一,適量的錳,有助于生成紋理結構,增加堅固性和強度及耐磨性。錳和硫一樣都是穩定的化合物,是阻礙石墨化的元素,當與硫共存時,錳與硫的親和力較大,會結合成MnS等化合物,在適當溫度時,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、耐磨等優點,此時硅量也相應提高。錳易在共晶團邊界產生偏析,鑄態下易生成碳化物,增加錳量,會惡化力學性能。因此錳的含量一般應低。但是錳能穩定奧氏體,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,起到了穩定和擴大奧氏體區的作用。 

        四、磷是有害元素,被作為雜質對待。磷往往是影響鑄件力學性能,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,當鑄件中磷含量達到0.05%時,已有可能形成磷共晶,對大多數鑄件來說,磷共晶會增加鑄件脆性,嚴重惡化了力學性能。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。     

        五、硫也是一種雜質,屬有害元素。在鑄造中,硫元素與Mn、Mg等其他元素親和力強,產生穩定的碳化物,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性能下降或不穩定。硫元素應除去,應該含量低。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。     

        由此可見,鑄鐵實際上是一種以碳、硅、錳、硫、磷等元素為基礎十分復雜的化學過程。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,因此常加以限制。其中每一個元素對鑄鐵的品質、凝固結晶、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對五大元素進行合理配比,它是提高鑄件質量的一條途徑。


         

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