镍、铜、铬、钼、锡、锑在铸铁中的作用
球墨铸铁特性及其应用
3、磷 磷在球墨铸铁中有很强的偏析倾向，具有
增大球铁的缩松倾向，易在晶界处形成磷 共晶，严重降低球铁的韧性。
对于寒冷地区使用的铸件，易采用磷 的下限含量。
磷的含量控制在0.04-0.06%以下。
4、硫
球墨铸铁中硫与球化元素的化合能力 很强，生成硫化物或硫氧化物，不仅消耗 球化剂，造成球化不稳定，衰退速度加快， 而且还使夹杂物数量增多，导致铸件产生 缺陷。
3、奥氏体、贝氏体、马氏体 由奥氏体、上贝氏体或下贝氏体通过等温淬
火，加入适当元素获得。
4、渗碳体 渗碳体多呈针状、条状，在球墨铸铁中易使
基体变脆，故应避免其出现。
5、磷共晶体 磷共晶体在球墨铸铁中对性能的危害比在灰
铸铁中大得多。沿晶界分布的二元或三元磷共晶 体，强烈降低球墨铸铁的韧性、塑性和强度，受 冲击时，裂痕总是沿磷共晶体边缘开始开裂。
这些条件的实质在于改变石 墨结晶的冷却状况。
球墨铸铁的金相组织与力学性能的关系
球墨铸铁的力学性能是和它的金相 组织密切相关的。保证铸铁中石墨球化 良好，是熔制球墨铸铁的第一要求。
只有石墨球化，才能充分发挥金属 基体的作用，使铸铁的力学性能大幅度 提高。也只有石墨球化后，进一步改变 基体的性能才更有意义。
球墨铸铁的力学性能以抗拉强度和延伸率两 个指标作为验收依据。
在生产工艺稳定的条件下，也可根据硬度值 进行验收。因硬度与强度的对应关系建立在球化 合格，化学成分、孕育稳定，铸造工艺合理的基 础上，为保证性能，规定按硬度验收时，必须检 验金相组织，其球化率不得低于4级。
即使硬度和球化合格，由于基体其中存在渗 碳体、磷共晶、高硅固溶强化等，可能使强度和 韧性达不到要求。所以不具备生产工艺稳定的条 件下，不能根据硬度值验收。
铸造设备铸造知识简单介绍 镍、铜、铬、钼、锡、锑在铸铁中的作用
镍、铜、铬、钼、锡、锑在铸铁中的作用镍、铜、铬、钼、锡、锑在铸铁中的作用：Ni（镍）1.溶与液体铁及铁素体2.共晶期间促进石墨化，其作用相当于1/3Si3.降低奥氏体转变温度，扩大奥氏体区，能细化并增加珠光体4.Ni＜3.0%，珠光体型，可提高强度，主要用作结构材料；Ni3%—8%，马氏体型，主要用作耐磨材料；Ni>12 %，奥氏体型，主要用作耐腐蚀材料等。
5.对石墨粗细影响较小Cu（铜）1.在奥氏体中极限溶解量为3.5%（当碳为3.5%）2.促进共晶阶段石墨化，能力约为硅的1/53.降低奥氏体转变临界温度，细化并增加珠光体4.有弱的细化石墨的作用5.常用量＜1.0%Cr（铬）1.反石墨化作用属中强，共析转变时稳定珠光体2.铬是缩小γ区的元素，Cr20%时，γ区消失3.用量0.15%-30%4.其用量小于1.0%仍属灰铸铁（可能有少量自由Fe3C出现），但力学性能有所提高。
Mo （钼）1.Mo＜0.6%时，稳定碳化物的作用比较温和，主要作用在于细化珠光体，亦能细化石墨。
2.Mo＜0.8%时对铸铁的强化作用较大3.用Mo作合金化时P量一定要低，否则会出现P- Mo四元共晶，增加脆性4.Mo>1%时，达到1.8%—2.0%时，可抑制珠光体的转变，而形成针状基体5.Mo能使“C” 曲线右移，并有使形成两个“鼻子”的作用，故易得贝氏体Sn（锡）1.为增加珠光体量而加入，一般用量＜0.1%，可提高铸铁强度，>0.1%时有可能使铸铁出现脆性2.Sn >0.1%可出现反球化作用3.共晶团边界易形成FeSn2的偏析化合物，因此有韧性要求时，注意Sn量的控制Sb (锑)1.强烈促进形成珠光体2.0.002%—0.01%时，对QT有使石墨球细化的作用，尤其对大断面QT件有效3.其干扰球化的作用可用稀土元素中和4.HT中的加入量为＜0.02%，QT中的加入量0.002%—0.010%如何进行铸钢件热处理的检验一、碳钢铸件热处理检验规程考虑到阀门铸件形状复杂，容易变形和开裂，碳钢铸件热处理通常采用退火。
铸造中合金元素分析
1、铸铁的基本元素有哪些?各自的作用如何—对组织性能的影响?答：铸铁的基本元素为：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。
五大元素对铸铁组织性能的影响：(1)、碳本身就是构成石墨的元素，在铸铁中是促进石墨化元素。
但碳量过高，力学性能降低。
(2)、硅是强烈促进石墨化元素，但硅量过高，易使石墨粗大，力学性能降低，若含硅量过低;则易出现麻口或白口组织。
(3)、硫在铸铁中是有害元素，它以FeS的形式完全溶解于铁液中，并能降低碳在铁中的溶解度。
此外，硫在铸铁中还能恶化铸铁的铸造性能，当铁液中存在有大量硫化物时，就会降低铁液的流动性，补缩性能差，容易产生裂纹等缺陷。
因此，在灰铸铁中一般将含硫量限制在0.1-0.12%以下。
(4)、锰在铸铁中首先表现出抵消硫的一些有害作用上，因此铸铁中含有适量的锰是有益的。
通常锰的含量应控制在06-1.2%范围内。
(5)磷能增加铁水的流动性和提高铸铁的耐磨性，即铸铁的硬度随着含磷量的增加而增高，韧性则降低。
因此，普通灰铸铁中一般将含磷量限制在0.3%以下。
磷对铸铁的石墨化影响不大。
2、铸造碳钢的基本元素有哪些?各自的作用如何?答：碳钢的基本元素有：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。
铸造碳钢是熔模铸造生产中应用极为广泛的材料。
碳钢的主要元素是碳，其含量为0.12-0.62%。
改变含碳量可在很大程度上改变钢的机械性能。
此外，钢中含有硅、锰、磷、硫四大元素，硅、锰有脱氧和去硫作用，但且含量变化不大，对性能的影响也不大。
磷、硫在钢中均为有害元素，并在不同质量要求的钢中均有一定的限制。
磷和硫在钢中含量越少越好。
3、铸造合金钢常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么?答：(1)含碳量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差。
(2)硫是钢中有害元素，含硫量较多的钢在热压力加工时容易脆裂，这种现象通常称为“热脆”。
(3)磷能提高钢的强度，但使钢的塑性及韧性明显下降，特别在低温时影响更为严重，这种现象通常称为“冷脆”。
灰铸铁件常用合金元素及其作用
常见微量元素
锡、锑、锌等元素在含量很低的情况下，就能显著 形象铁液的特性〔如黏度、外表张力等〕以及凝固 后的组织特点〔如基体和石墨〕。它们对铸铁组织 的影响有二重性，有有害的一面，也有可利用的一 面。
Sn
在灰铸铁中，锡是很好的稳定珠光体的元素。锡能 阻碍奥氏体中的碳向石墨扩散，从而使珠光体增多。 当锡的参加量过多时就会使铸件脆化，冲击韧度下 降。锡的参加量一般控制在0.04%-0.1%。
料时，将增碳剂置于废钢上参加。需注意的是，增 碳剂会附着在炉衬外表而烧损，所以应防止增碳剂 直接接触炉衬。
Si
硅是促进石墨化的元素。它降低碳在铁液中和奥氏 体的溶解度，从而促使其析出。硅对铸铁有固溶强 化的作用，但它同时使石墨粗大并且促进铁素体的 产生，因此总体上降低了铸铁的强度。
随着硅含量的增加，铸铁的石墨化程度逐渐提高， 珠光体数量减少，而铁素体增多。反之，假设硅含 量过低，那么可能出现白口或麻口组织。
S
硫在铸铁中是有害元素。硫能完全溶于铁液，并增 强Fe-C原子间的结合力，因此是阻碍石墨化的元素。
此外硫还恶化铸铁的铸造性能，降低流动性，增大 裂纹倾向等。但是少量的硫可以促进石墨生核并细 化晶粒。因此灰铁件中硫的含量最好控制在 0.06%-0.08%。
以上五种元素广泛应用于所有灰铸铁件，除某些特 种用途的铸铁件外，硫、磷均被视为有害元素，需 要严格控制含量。
碳体硬度很高而塑性和冲击韧性几乎为零，脆性极 大，是铸铁件的强化相。
灰铸铁中碳含量越高，强度越低。增加含碳量，可 使铸铁的石墨化程度增加，石墨变得粗大，基体中 珠光体含量减少，铁素体增加。
熔炼时，含碳量的控制主要通过加增碳剂和废钢来 控制。中频感应电炉通常增碳的方法是待炉料完全 熔化后，除去液面熔渣，然后利用铁液的卷动将它 卷入铁液内，8-12分钟完成增碳处理。也可在投
铸铁中的锑及其应用
铸铁中的锑及其应用铸铁是一种常见的铁合金材料，主要成分是铁、碳和硅。
除了这些主要元素外，铸铁中还常含有一些其他的合金元素，例如锑。
锑是一种化学元素，其原子序数为51，化学符号为Sb。
锑在铸铁中的应用是为了改变铸铁的性能和特点。
锑可以提高铸铁的硬度和强度。
当锑添加到铸铁中时，它可以与铁和碳形成一种特殊的化合物，称为锑化铁。
这种化合物具有较高的硬度和强度，使得铸铁更加耐磨和耐压。
因此，在一些需要较高硬度和强度的工业领域，如制造机床零件、汽车零部件等，常常采用锑铸铁。
锑可以改善铸铁的耐磨性能。
铸铁中添加锑后，锑化铁的生成可以增加铸铁的硬度和耐磨性。
这使得铸铁在摩擦、磨损和磨削等力学作用下具有更好的耐久性。
因此，在一些需要耐磨性能的应用中，如制造摩擦副、磨损件等，锑铸铁是一种常用的材料选择。
锑还可以提高铸铁的耐腐蚀性能。
铸铁具有较好的耐腐蚀性能，但在某些特殊环境下，如酸性或碱性环境中，铸铁可能会受到腐蚀的影响。
锑作为一种合金元素添加到铸铁中，可以形成一层致密的氧化膜，阻止腐蚀介质的侵蚀，从而提高铸铁的耐腐蚀性能。
因此，在一些需要耐腐蚀性能的场合，如化工设备、海洋工程等，锑铸铁是一种理想的材料选择。
除了上述应用外，锑铸铁还具有其他一些特殊的应用。
例如，在核工业中，锑铸铁常用于制造反应堆容器和核燃料元件，因为它具有良好的辐射防护性能。
此外，锑铸铁还常用于制造防弹材料，因为它具有较高的硬度和强度，能够有效抵御子弹的穿透。
锑在铸铁中的应用主要是为了改变铸铁的性能和特点。
它可以提高铸铁的硬度、强度、耐磨性和耐腐蚀性能，适用于各种工业领域和特殊应用。
锑铸铁的应用不仅丰富了铸铁的种类，也为各行业提供了更多的材料选择，推动了工业技术的发展。
未来，随着科学技术的不断进步，锑铸铁在更多领域的应用前景将更加广阔。
钢铁中金属元素的溶解方法和作用
主要以固溶体存在，硅化物有MnSi或FeMnSi;少量以硅酸盐及游离SiO2形式成为非金属夹杂；在高碳钢有少量SiC。
单质硅与HF作用，与其他酸不起作用，能溶解强碱；硅化物能溶解于酸，难溶硅化物需用HNO3-HF或H2SO4-H3PO4溶解。
硅含量高时，溶解过程产生硅酸沉淀，为消除硅酸影响，一是加HF成SiF4其他逸出，二是脱水产生SiO2沉淀滤去。
Fe3P是硬而脆的物质，磷含量高形成Fe3P，增加钢的冷脆敏感性，产生焊接裂纹。钢中磷高于0.1%会发生以上危害。
S
主要以硫化物存在钢中，有大量锰存在时形成MnS和FeS。在钢中分布有偏析。
硫化物一般易溶于酸中，在非氧化性酸中生成硫化氢逸出，在氧化性酸中生成硫酸盐。
硫在化学分析中，通常表现在气体容量法定碳时，必须要考虑良好的脱硫剂，否则会使碳含量结果偏高。
浓硝酸对铁有钝化作用，所以在溶解镍钢时，镍含量低用硝酸（1+3）或盐酸（1+1）；含镍高的用硝酸（1+3）。
主要是离子有色对比色有影响。镍的隐蔽剂除氰化物外，很少有与之络合能减少镍离子的颜色隐蔽剂。因此需考虑试样空白或通过分离镍而消除其影响。
使钢具有韧性、防腐抗酸性、高导磁性，使晶粒细化提高淬透性、增加硬度。
钨高时极易水解产生混浊，将其分离较困难，用钨酸形式分离还会有吸附，消除此影响方法有：一是加磷酸、酒石酸或柠檬酸掩蔽，二是冒硫酸或高氯酸烟时钨酸脱水后过滤，三是强碱使钨酸转变为可溶性的钨酸钠。
增加钢的回火稳定性、红硬性、热强性，增加耐磨性。
Al
主要以金属固溶体存在，可以形成AlN, Al2O3,(FeMn)O·Al2O3,CaO·Al2O3和·AlOxNy夹杂物。
N
主要以氮化物如Fe4N，Mn3N2，AlN，BN，TiN，VN，CrN等，只有极少数成为固溶体。
各种少量-微量元素在铸铁中作用
通常很多元素在铸铁中的含量是很少的，但是会对组织和性能有很大的影响。
一些是工艺添加的，但还有一些是原材料中带入的。
这些元素中的一些元素对铸件是有益的，特别是在灰铁当中；但也有一些元素是非常有害的应该尽可能避免的。
以下表格列出了这些元素的通常来源、通常的含量范围及主要作用。
这些元素中的一些元素作为主要工艺添加元素不被包含在下列表格中。
Al铝铝脱氧废钢、孕育剂、铁合金、轻合金零部件、工艺添加最大 0.03 在薄壁铸件中超过0.005%的Al含量就会促进氢气孔的产生。
中和氮；促进渣的形成。
超过0.08%的含量就会对球型石墨不利。
可以被铈中和，同时有强烈的稳定石墨作用。
Sb锑废钢、搪瓷釉废料、轴承壳体、工艺添加最大0.02 强烈的珠光体和渗碳体促进作用。
在没有稀土元素中和的情况下，抑制球型石墨产生。
As砷生铁、废钢最大0.05 强烈的促进珠光体和碳化物，改善球型石墨形状。
Ba钡含钡孕育剂最大0.003 促进石墨形核和减少衰退，降低白口倾向和促进石墨形成。
Bi铋工艺添加，铸型涂料中含铋很少超过0.01 促进白口化和非预期石墨形态。
在含稀土元素（铈）的球体俄中能够增加石墨球数，过量的石墨球可能产生缩松问题。
B硼搪瓷釉废料、工艺添加硼铁最大0.01 超过5PPM促进铁素体形成，超过10PPM促进碳化物形成（特别在球铁中），超过20PPM促进可锻铸铁的回火效果。
Ca钙铁合金、球化剂、孕育剂最大0.01 提高球型石墨圆整度，改善石墨形核，减少白口倾向和促进石墨化。
Ce铈大部分镁合金或者以铈镧稀土合金或者其它稀土形式添加最大0.02 通常不在灰铁中使用，在球铁中主要是消除有害元素，改善石墨球圆整度。
在偏析的时候会对碳化物其稳定作用。
Cr铬合金钢、涂铬层、一些生铁、铬铁最大0.3 促进白口化和珠光体形成，增加强度。
球体中高于0.05%的含量形成碳化物偏析。
Co钴工具钢最大0.02 在铸铁中午显著影响Cu铜铜线、铜合金、废钢、工艺添加最大0.5 促进珠光体、改善强度、在球体中减少铁素体形成。
化学成分中各元素在铸铁中的作用
0.2772 293.2
中等稳定碳化 物，阻碍石墨化
钨
W
74
体心立方Wα、 183.9 19.3 复杂立方Wβ
3380
5900
0.143
184.8
中等稳定碳化 物，阻碍石墨化
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化学成分中各元素在铸铁中的作用
名 符 原子 称 号 序数 晶型
相对原 子质量
密度 熔点 g/㎝³ ℃
22
密集六角
47.9
4.51
1677
3530
0.521
436.8
促进石墨化，但 在含量较高时又 起阻碍石墨化的 作用 形成几种稳 定碳化物 强烈稳定碳化 （VC、V2C、 物，阻碍石墨化 V4C3）
钒
V
23
体心立方
50.9
6.1
1910
3400
0.533
第 3 页，共 10 页
硼
B
5
正交
10.8
2.34
相对原 子质量
密度 熔点 g/㎝³ ℃ 7.13 420
沸点 比热容 溶解热 ℃ J/(g·℃) J/g 907 0.391 101.2
在铸铁中形 态
对石墨化作用
密集六角
65.4
第 5 页，共 10 页
在铸铁中的主要作用
高碳灰铁的金相为铁素体和粗大的片状石墨，机械 强度和硬度较低但挠度较好；低碳灰铁金相为珠光 体和细小的片状石墨，机械强度和硬度较高但挠度 较差 一般碳硅含量较低，可获得较高的机械强度和硬 度，但流动性稍差。当薄壁件出现白口时，可提高 碳硅含量使之变灰；当厚壁件出现粗大石墨时，应 适当降低碳硅含量，达到提高机械强度和硬度的目 的 中和硫的有害作用；稳定和细化珠光体，增加Mn量 会增加珠光体数量。在0.5~1.4%范围内增加Mn量会 增加铸铁的强度和硬度，但塑性和韧性降低 磷共晶硬度高、脆性大，分布在晶粒的边界上，割 裂了晶粒间的连续性，使铸铁的强度、塑性下降， 硬度提高；磷能增加铸铁的流动性和可铸性，但磷 的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及开裂的倾向增 加，灰铁中磷的质量分数应低于0.3% 硫化铁熔点低、且质软而脆，能降低铸铁强度，促 进铸铁收缩，并引起铸铁过硬和裂纹形成；硫化锰 熔点高、且以颗粒状分布，对铸铁强度无多大影 响，但使铁液变稠，流动性较差；硫低于0.05% 时，石墨形态差，孕育效果差；灰铁中硫提高除了 改善切削加工性能外，还能改善石墨形态，使石墨 长度变短，末端变钝，形态变得弯曲，同时还能改 善并细化共晶团
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镍、铜、铬、钼、锡、锑在铸铁中的作用
镍、铜、铬、钼、锡、锑在铸铁中的作用：
Ni（镍）
1.溶与液体铁及铁素体
2.共晶期间促进石墨化，其作用相当于1/3Si
3.降低奥氏体转变温度，扩大奥氏体区，能细化并增加珠光体
4.Ni＜3.0%，珠光体型，可提高强度，主要用作结构材料；Ni3%—8%，马氏体型，主要用作耐磨材料；Ni>12 %，奥氏体型，主要用作耐腐蚀材料等。
5.对石墨粗细影响较小
Cu（铜）
1.在奥氏体中极限溶解量为3.5%（当碳为3.5%）
2.促进共晶阶段石墨化，能力约为硅的1/5
3.降低奥氏体转变临界温度，细化并增加珠光体
4.有弱的细化石墨的作用
5.常用量＜1.0%
Cr（铬）
1.反石墨化作用属中强，共析转变时稳定珠光体
2.铬是缩小γ区的元素，Cr20%时，γ区消失
3.用量0.15%-30%
4.其用量小于1.0%仍属灰铸铁（可能有少量自由Fe3C出现），但力学性能有所提高。
Mo （钼）
1.Mo＜0.6%时，稳定碳化物的作用比较温和，主要作用在于细化珠光体，亦能细化石墨。
2.Mo＜0.8%时对铸铁的强化作用较大
3.用Mo作合金化时P量一定要低，否则会出现P- Mo四元共晶，增加脆性
4.Mo>1%时，达到1.8%—2.0%时，可抑制珠光体的转变，而形成针状基体
5.Mo能使“C”曲线右移，并有使形成两个“鼻子”的作用，故易得贝氏体
Sn（锡）
1.为增加珠光体量而加入，一般用量＜0.1%，可提高铸铁强度，>0.1%时有可能使铸铁出现脆性
2.Sn >0.1%可出现反球化作用
3.共晶团边界易形成FeSn2的偏析化合物，因此有韧性要求时，注意Sn量的控制
Sb (锑)
1.强烈促进形成珠光体
2.0.002%—0.01%时，对QT有使石墨球细化的作用，尤其对大断面QT件有效
3.其干扰球化的作用可用稀土元素中和
4.HT中的加入量为＜0.02%，QT中的加入量0.002%—0.010%。