鑄鐵的常規化學元素C、Si、Mn、S、P

1.碳和硅都是強烈促進石墨化的元素，通過調整碳和硅的含量可以控制灰鐵的組織和性能。灰鐵的碳的質量分數大多在2.6%－3.6%，硅的質量分數在1.2%－3.0%。碳是構成石墨的元素，在一定范圍內鐵液中碳的質量分數越高，石墨的數量也就越多。硅是促進石墨化的元素。當硅的質量分數在1.0%－2.0%范圍內增加時，硅促進石墨化的作用特別強烈。一般以碳當量綜合考慮碳的硅的影響。CE=C+1/3（Si+P）碳當量過高，促使灰鐵石墨片變粗、數量增多，基體中鐵素體量增多，強度和硬度下降。碳當量過低，鑄鐵易出現麻口或白口組織，會導致灰鐵鑄造性能降低，鑄件斷面敏感性增大、內應力增加、強度下降、硬度上升、加工困難。因此，必須使灰鐵的碳當量控制在合適的范圍內。鑄鋼的碳當量表征鑄鋼的可焊接性，應當注意區別。

  2.錳和硫都是阻礙石墨化的元素，但兩者共同存在時，會形成高熔點的MnS，不僅石墨化的作用，而且可有助于石墨化的非自發晶核。所以，錳能削弱硫的有害作用。此外，錳能促使珠光體形成并細化珠光體，從而提高灰鐵的力學性能，灰鐵中錳的質量分數一般為0.6%－1.2%。硫在高含量時有阻礙石墨作用，使鑄件形成白口組織，同時還使奧氏體枝晶粗化，降低鑄鐵性能。硫還能使鐵液的流動性降低，收縮量增大，使鑄鐵有較大的熱裂傾向。因此，硫作為有害元素應加以控制，一般質量分數控制在0.15%以下（國外在0.1%以下）。但目前認為，為確保孕育效果，灰鐵中含硫量并非越低越好，一般質量分數不低于0.05%-0.06%。

    Mn=1.7S+0.3  S小于0.2

    Mn=3.3S

    當Mn含量大于1.2%時，錳應視為強化珠光體的合金元素。

3. 磷使鑄鐵的共晶點左移，其作用程度和硅相似，故計算碳當量時，應計入磷的含量。當磷的質量分數大于0.3%時，會生成硬而脆，且熔點低的磷共晶，常以網狀分布在晶界上，使鑄鐵脆性增加。降低鑄鐵的力學性能，尤其是降低韌性和致密性。磷量高往往是產生冷裂的原因。但磷共晶能提高鑄件的耐磨性，且磷能降低鑄鐵的熔點和共晶溫度，提高鐵液的流動性，改善鑄造性能。一般灰鑄鐵，磷的質量分數不應超過0.2%；高強度灰鑄鐵中磷的質量分數應低于0.06%；有耐磨和高流動性要求的，磷的質量分數可達0.3%-1.5%。

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                        南京諾金高速分析儀器廠

                          2024年7月17日