球墨鑄鐵的主要元素含量及對性能的影響

球墨鑄鐵的主要元素含量及對性能的影響

球墨鑄鐵主要化學(xué)成分包括碳、硅、錳、硫、磷五元素。對于一些對組織及性能有特殊要求的鑄件，還包括少量的合金元素。為保證石墨球化，球墨鑄鐵中還須含有微量的殘留球化元素。以下就球墨鑄鐵中所含的化學(xué)成分對性能的影響做詳細(xì)的闡述：

1、  碳的作用和影響：

碳是球墨鑄鐵的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球狀后石墨對機(jī)械性能的影響已減小到zui低程度，球墨鑄鐵的含碳量一般較高，在3.5～3.9%之間，碳當(dāng)量在4.1～4.7%之間。鑄件壁薄、球化元素殘留量大或孕育不充分時(shí)取上限；反之，取下限。將碳當(dāng)量選擇在共晶點(diǎn)附近不僅可以改善鐵液的流動性，對于球墨鑄鐵而言，碳當(dāng)量的提高還會由于提高了鑄鐵凝固時(shí)的石墨化膨脹提高鐵液的自補(bǔ)縮能力。但是，碳含量過高，會引起石墨漂浮。

2、  硅的作用和影響

在球墨鑄鐵中，硅是第二個有重要影響的元素，它不僅可以有效地減小白口傾向，增加鐵素體量，而且具有細(xì)化共晶團(tuán)，提高石墨球圓整度的作用。但是，硅提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低沖擊韌性，因此硅含量不宜過高，尤其是當(dāng)鑄鐵中錳和磷含量較高時(shí)，更需要嚴(yán)格控制硅的含量。
3、硫的作用和影響

硫是一種反球化元素，它與鎂、稀土等球化元素有很強(qiáng)的親合力，硫的存在會大量消耗鐵液中的球化元素，形成鎂和稀土的硫化物，引起夾渣、氣孔等鑄造缺陷。球墨鑄鐵中硫的含量一般要求小于0.06%。

3、  磷的作用和影響

磷是一種有害元素。它在鑄鐵中溶解度極低，當(dāng)其含量小于0.05%時(shí)，固溶于基體中，對力學(xué)性能幾乎沒有影響。當(dāng)含量大于0.05%時(shí)，磷極易偏析于共晶團(tuán)邊界，形成二元、三元或復(fù)合磷共晶，降低鑄鐵的韌性。磷提高鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，當(dāng)含磷量增加時(shí)，韌脆性轉(zhuǎn)變溫度就會提高。

4、  錳的作用和影響

球墨鑄鐵中錳的作用就主要表現(xiàn)在增加珠光體的穩(wěn)定性，幫助形成炭化錳、炭化鐵。這些碳化物偏析于晶界，對球墨鑄鐵的韌性影響很大。錳也會提高鐵素體球墨鑄鐵的韌脆性轉(zhuǎn)變溫度，錳含量每增加0.1%，脆性轉(zhuǎn)變溫度提高10～12℃。因此，球墨鑄鐵中錳含量一般是愈低愈好，即使珠光體球墨鑄鐵，錳含量也不宜超過0.4～0.6%。一般都是遵循這一規(guī)律的。

合金元素的成分和含量的多少對球墨鑄鐵的性能有著極其重要的影響，在使用鑄鐵時(shí)，就應(yīng)該對其合金元素的含量進(jìn)行的化驗(yàn)分析。

5、球墨鑄鐵的成分分析主要分爐前分析和爐后分析，爐前分析一般用爐前分析儀，常用儀器有LC-TS3D型鐵水在線碳硅分析儀，LC-TS6型爐前鐵水質(zhì)量管理儀電腦碳硅分析儀等規(guī)格儀器，主要測量球墨鑄鐵爐前的碳含量和硅含量以及碳當(dāng)量，并計(jì)算出材質(zhì)的硬度、抗拉強(qiáng)度等多項(xiàng)材質(zhì)性能參數(shù)供鑄造工程師參考，爐后成分分析又分為化學(xué)分析和光譜分析，化學(xué)分析一般采用LC-CS6D碳硫聯(lián)測分析儀和LC-BS3C型智能元素分析儀，也可以采用LC-8電腦多元素聯(lián)測分析儀以及其他型號儀器，光譜分析一般采用LC-750型光電直讀光譜分析儀，一次性的檢測球磨鑄鐵中的所有化學(xué)元素含量，方便快速。當(dāng)然，球墨鑄鐵還要做的就是金相檢測和硬度、抗拉性能等物理試驗(yàn)，金相分析可采用LC-100型金相圖像分析系統(tǒng)，硬度試驗(yàn)一般采用HB系列布氏硬度計(jì)，抗拉壓選用數(shù)顯試驗(yàn)機(jī)，微機(jī)屏顯試驗(yàn)機(jī)，微機(jī)控制試驗(yàn)機(jī)等三種系列規(guī)格。

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