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五大元素對(duì)鑄件的影響
發(fā)布時(shí)間:2024-01-17  瀏覽: 427次

  影響鑄件品質(zhì)的常規(guī)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(gè)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(qū)分鋼或鐵的主要依據(jù),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(xué)性能。在鑄造中適當(dāng)?shù)奶即龠M(jìn)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(jìn)鎂吸收率的提高;改善球化,以達(dá)到預(yù)期效果;碳能改善流動(dòng)性,增加凝固時(shí)的體積膨脹;碳提高吸振性,減摩性,導(dǎo)熱性。但碳含量過高引起石墨漂浮,惡化力學(xué)性能,過低又易產(chǎn)生縮孔松縮等缺陷。所以,對(duì)不同質(zhì)量要求的鑄件,合理選配碳含量一般是提高鑄件質(zhì)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(duì)中錳球墨鑄鐵的力學(xué)性能影響不明顯,一般碳量高于3.9%時(shí)易出現(xiàn)石墨漂浮,影響鑄鐵質(zhì)量,碳低于3.0%時(shí),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(jìn)石墨化,以孕育劑的方式添加的硅作用更明顯。對(duì)于鑄態(tài)球磨鑄件,增加含硅量有雙重作用,一方面它使?jié)B碳體、珠光體、三元磷共晶減少,鐵素體增加,因而降低強(qiáng)度和硬度,改善鑄件塑性;另一方面硅固溶強(qiáng)化鐵素體,使屈服點(diǎn)和硬度提高;硅改善鑄造流動(dòng)性,增大凝固時(shí)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(shù)量,因此,硅是抑制中錳球墨鑄鐵白口傾向的強(qiáng)力元素。硅在一定范圍內(nèi),有利于強(qiáng)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(jié)構(gòu),增加堅(jiān)固性和強(qiáng)度及耐磨性。錳和硫一樣都是穩(wěn)定的化合物,是阻礙石墨化的元素,當(dāng)與硫共存時(shí),錳與硫的親和力較大,會(huì)結(jié)合成MnS等化合物,在適當(dāng)溫度時(shí),不僅無阻礙石墨化作用,還能中和硫,起著除硫作用。錳達(dá)到一定量時(shí),能使鑄件強(qiáng)度高、硬度高、密度高、耐磨等優(yōu)點(diǎn),此時(shí)硅量也相應(yīng)提高。錳易在共晶團(tuán)邊界產(chǎn)生偏析,鑄態(tài)下易生成碳化物,增加錳量,會(huì)惡化力學(xué)性能。因此錳的含量一般應(yīng)低。但是錳能穩(wěn)定奧氏體,促使形成奧氏體基體時(shí),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(duì)碳具有更強(qiáng)的親和力,它組織碳從固溶體中擴(kuò)散和析出,起到了穩(wěn)定和擴(kuò)大奧氏體區(qū)的作用。 

四、磷是有害元素,被作為雜質(zhì)對(duì)待。磷往往是影響鑄件力學(xué)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?yàn)榱自阼T件中溶解度很低。如P<0.05%時(shí),固溶于鐵,對(duì)球墨鑄件力學(xué)性能沒有明顯的不良影響。在鑄鐵中磷是一個(gè)容易偏析的元素,當(dāng)鑄件中磷含量達(dá)到0.05%時(shí),已有可能形成磷共晶,對(duì)大多數(shù)鑄件來說,磷共晶會(huì)增加鑄件脆性,嚴(yán)重惡化了力學(xué)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(qiáng)度由800Mpa -850Mpa,降低到650Mpa-700Mpa,伸長(zhǎng)率由3.5%-4%下降到1.5%-2.0%。因此磷應(yīng)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(zhì),屬有害元素。在鑄造中,硫元素與Mn、Mg等其他元素親和力強(qiáng),產(chǎn)生穩(wěn)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?jiān)?,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(jìn)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(xué)性能下降或不穩(wěn)定。硫元素應(yīng)除去,應(yīng)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(shí)可視情況而定。     

由此可見,鑄鐵實(shí)際上是一種以碳、硅、錳、硫、磷等元素為基礎(chǔ)十分復(fù)雜的化學(xué)過程。其中碳、硅是最基本的成分,錳含量一般較低時(shí)影響不大,硫、磷常被看做是雜質(zhì),因此常加以限制。其中每一個(gè)元素對(duì)鑄鐵的品質(zhì)、凝固結(jié)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(yīng)對(duì)五大元素進(jìn)行合理配比,它是提高鑄件質(zhì)量的一條途徑。


 

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