鑄鐵件中五大元素的作用

 鑄鐵件中五大元素的作用

鑄件質量的常規元素分別是碳、矽、錳、硫、磷，這是我們常規的五大元素。直接影響鑄件機械性能的重要因素。主要作用如下： 

    1、元素矽是鑄件中的有益元素，它和碳元素 樣，能促進石墨化，以孕育劑的方式添加的矽作用更明顯。對於鑄態球磨鑄件，增加含矽量有雙重作用， 方麵它使滲碳體、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 方麵矽固溶強化鐵素體，使屈服點和硬度提高；矽改善鑄造流動性，增大凝固時體積膨脹；矽能改善耐熱、耐蝕性。增加矽量，特別是孕育矽量，能夠顯著的控製碳化物的數量，因此，矽是抑製中錳球墨鑄鐵白口傾向的強力元素。矽在 定範圍內，有利於強度和韌性的提高，但使抗磨性能有所降低。故要取合適的量。 般情況下，灰鑄件矽含量在1.2%～3.0%，球墨鑄件中矽在2.0%～3.0%。

    2、元素碳是鑄鐵件中 基本的成分。它是主要區分鋼或鐵的主要依據，含碳量大於1.7%是鐵，低於1.7%的稱為鋼，而且，在生產過程中，碳影響著鑄件的機械力學性能。在鑄造中碳會促進石墨化，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，過低又易產生縮孔鬆縮等缺陷。所以，對不同質量要求的鑄件，合理選配碳含量 般是提高鑄件質量的 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， 般碳量高於3.9%時易出現石墨漂浮，影響鑄鐵質量，碳低於3.0%時，不利於石墨化故 般控製碳量在3.0%～3.8%為宜。 

    3、元素錳是鑄件重要元素之 ，適量的錳，有助於生成紋理結構，增加堅固性和強度及耐磨性。錳和硫 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 定量時，能使鑄件強度高、硬度高、密度高、耐磨等優點，此時矽量也相應提高。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 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。錳固溶於奧氏體中，與鐵形成置換式固溶體，並且，由於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。 

    4、元素硫也是 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，由於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。由於硫降低球化率，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 般在0.02%～0.15%，在球墨鑄鐵中S≤0.02%，有時可視情況而定。

5.元素磷是有害元素，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，固溶於鐵，對球墨鑄件力學性能沒有明顯的不良影響。在鑄鐵中磷是 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%。因此磷應限製含量 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。   

由此可見，鑄鐵實際上是 種以碳、矽、錳、硫、磷等元素為基礎十分複雜的化學過程。其中碳、矽是 基本的成分，錳含量 般較低時影響不大，硫、磷常被看做是雜質，因此常加以限製。其中每 個元素對鑄鐵的品質、凝固結晶、組織和性能均有 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 條途徑。

關鍵詞：鑄鐵件，五大元素