铁的五大元素及性能影响
球墨铸铁五大元素对铸件的影响(一)2024
球墨铸铁五大元素对铸件的影响（一）引言概述：球墨铸铁是一种强度高、韧性好的铸铁材料，它由铸造过程中加入的五大元素组成。
这些元素对球墨铸铁的性能和性质产生了重要的影响。
本文将分析和讨论这五大元素对球墨铸铁铸件的影响。
正文：一、锰对球墨铸铁的影响1. 锰的加入可以提高球墨铸铁的强度和硬度。
2. 适量的锰可以提高球墨铸铁的韧性和塑性。
3. 锰能够抑制碳化物的形成，从而提高球墨铸铁的耐磨性。
4. 高锰含量会导致球墨铸铁易发生热龟裂。
5. 锰元素对球墨铸铁的影响需要控制在合适范围内，以保证铸件的性能。
二、硫对球墨铸铁的影响1. 硫的加入可以提高球墨铸铁的流动性和润滑性。
2. 适量的硫能够提高球墨铸铁的抗氧化性能。
3. 硫可以促进铁液与砂型的分离，避免铸件表面出现毛刺。
4. 过高的硫含量会降低球墨铸铁的机械性能和耐腐蚀性能。
5. 控制硫含量是确保球墨铸铁质量的重要因素。
三、铜对球墨铸铁的影响1. 铜的加入可以提高球墨铸铁的耐腐蚀性能和耐磨性。
2. 适量的铜能够提高球墨铸铁的强度和硬度。
3. 铜可以改善球墨铸铁的热导性和导电性。
4. 过高的铜含量会导致球墨铸铁易发生热裂缝和变质。
5. 控制铜含量是确保球墨铸铁质量的重要因素。
四、镍对球墨铸铁的影响1. 镍的加入可以提高球墨铸铁的耐磨性和抗腐蚀性。
2. 适量的镍能够提高球墨铸铁的强度和硬度。
3. 镍可以改善球墨铸铁的热稳定性和抗氧化性能。
4. 高镍含量会增加球墨铸铁的生产成本。
5. 镍元素的控制需要根据具体应用需求进行调整。
五、钒对球墨铸铁的影响1. 钒的加入可以提高球墨铸铁的强度和硬度。
2. 适量的钒能够提高球墨铸铁的耐磨性和韧性。
3. 钒可以改善球墨铸铁的热稳定性和耐热性能。
4. 过高的钒含量会导致球墨铸铁易出现热裂缝和变质。
5. 钒元素的控制需要根据具体应用需求和工艺要求进行调整。
总结：通过对球墨铸铁的五大元素（锰、硫、铜、镍、钒）对铸件的影响进行分析，可以得出结论：这些元素的合理控制和添加可以调整和改变球墨铸铁的性能和性质，从而满足不同应用领域的需求。
铁、钢中各种添加元素的性能解析
铁、钢中各种添加元素的性能解析一、生铁：生铁中除铁外，还含有碳、硅、锰、磷和硫等元素。
这些元素对生铁的性能均有一定的影响。
碳（C）：在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，则使生铁难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。
石墨很软，强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石墨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。
锰（Mn）：能溶于铁素体和渗碳体。
在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能和削切性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。
磷（P）：属于有害元素，但磷可使铁水的流动性增加，这是因为硫减低了生铁熔点，所以在有的制品内往往含磷量较高。
然而磷的存在又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。
硫（S）：在生铁中是有害元素，它促使铁与碳的结合，使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，使生铁产生热脆性和减低铁液的流动性，顾含硫高的生铁不适于铸造细件。
铸造生铁中硫的含量规定最多不得超过0.06%（车轮生铁除外）。
二、钢：钢除含碳以外，还含有少量锰(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氢（H）等元素。
这些元素并非为改善钢材质量有意加入的，而是由矿石及冶炼过程中带入的，故称为杂质元素。
这些杂质对钢性能是有一定影响，为了保证钢材的质量，在国家标准中对各类钢的化学成分都作了严格的规定。
硫：硫来源于炼钢的矿石与燃料焦炭。
它是钢中的一种有害元素。
硫以硫化铁(FeS)的形态存在于钢中，FeS和 Fe形成低熔点(985℃)化合物。
而钢材的热加工温度一般在1150～1200℃以上，所以当钢材热加工时，由于 FeS化合物的过早熔化而导致工件开裂，这种现象称为“热脆”。
生铁中5大元素的作用是什么？
生铁中5大元素的作用是什么？作为铁碳合金的生铁，在炼制过程中（除合金生铁外)，还吸收了一部分其它杂质，就是硅、锰、磷、硫等元素。
这些元素渗入生铁中，对生铁起着不同的影响。
一般情况是，生铁中除碳是不可缺少的主要元素外，一定含S的硅、锰可以改善生铁的性能，而硫、磷则是有害元素。
那么硅,锰元素在生铁中有什么作用，下面我们来分享一下生铁的成分及性质。
(一)碳(c）在熔炼矿石时一部分碳渗入铁水中，由于其它元素和冷却速度的影响，使碳以两种基本形态存在铁中。
一种是碳与铁相结合的碳化铁，称“化合碳”，在白口生铁中就含有多量的碳化铁，极硬而脆，机械性质差，不适于机械加工；另一种是碳在铁中呈自由状态的固溶体，称“石墨碳”，灰口生铁中就含有多量的石墨碳，性质较软易于切削加工。
但石墨碳又以两种形式存在，一是在生铁中分布成片状，另一则成球状。
成片状者强度和韧性较低，容易破碎，成球状者强度和韧性都高，性质比较良好。
高炉冶炼出来的生铁如果是石墨状态，则多数是片状，要使它成为球状，还需要再经过一番手续，总之，无论碳存在于铁中是什么形状，对铁的机械性质都有所提高，如果生铁中不含有碳，则机械性质太差，失去了实用价值。
(二)硅(Si)硅是在高炉冶炼时，由铁矿石的杂质和焦炭灰分巾的二氧化硅还原而来的。
硅在生铁中是很重要的元素，它能促使生铁中的碳化铁分解而生成石墨碳，从而使生铁性质变软；它还能增加铁水的流动性，利于浇铸，减少收缩，铸件尺寸稳定。
故铸造上常把硅叫做软化剂。
又因为硅能和铁水中的氧化合生成二氧化硅而排于炉外，以减少生铁中气孔的生成，它又是很强的脱氧剂。
但硅的含董是不能过多的，过多时会使生铁的强度、硬度逐渐降低。
(三）锰(Mn)锰是在熔炼铁矿时，加入锰矿而渗入生铁中的。
锰能促使铁、碳化合生成碳化铁，增加生铁的强度和硬度。
但含量在(>·8%以下时影响不大。
锰还能去氧除硫，生成二氧化锰、硫化锰，以减少生铁中气孔的生成和硫的危害，故锰对生铁是有好的影响的。
五大元素的作用
磷元素在钢铁中以固溶体磷化物存在，有时呈磷酸盐夹杂形式存在。 磷在钢中可以提高钢的抗拉强度和耐大气腐蚀作用，改善钢的切削加工性能；而又能降低高温性能和增加脆性，影响钢的塑性和韧性。由此磷在钢中是一种有害元素。对磷元素的测定，常用的分析方法有氟化钠-氯化亚锡钼蓝光度法(依据GB/T 223.61-1988标准)在酸性溶液中，以高锰酸钾氧化，使偏磷酸氧化成正磷酸，与钼酸铵生成磷钼杂多酸，用氯化亚锡还原成硅钼蓝，测定其吸光度。
硅元素是钢中有益元素，能增强钢的抗张力、弹性、耐酸性、耐热性和耐腐蚀性，并能使钢的电阻系数增大，同时它又是钢的有效脱氧剂。硅在钢中主要以硅化铁形式存在。 对硅元素的测定，常用的分析方法有亚铁还原——硅钼蓝光度法(依据GB/T 223.5-1997标准)在酸性溶液中，硅酸与钼酸铵形成黄金属中重要的合金元素之一，它通常以固溶体及化合形式存在。锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，能降低由于硫所引起的热脆性，然后改善钢的热加工性能，提高钢的可锻性。增加锰的含量，可提高钢的强度和硬度。对锰元素的测定，常用的分析方法有银盐——过硫酸铵氧化光度法(依据GB/T 223.63-1988标准)试样以酸溶解，在一定得酸度条件下，硝酸银为催化剂，过硫酸铵将锰氧化成高锰酸，测定其吸光度。
五大元素是钢铁中最重要的也是最基本的元素，五大元素的含量直接影响金属的性能和牌号，所以检测五大元素尤为重要。以下是五大元素的作用和检验依据：
碳元素在钢铁中的作用是，它是区分钢或铁的主要依据，含碳量大于百分之1.7的是铁，低于百分之1.7的称我钢。碳在钢铁中呈化合状态和游离状态。钢中的碳大部分以化合状态存在，在铁中碳都以游离状态存在，化合碳和游离碳之和称为总碳量。碳的含量直接影响钢的性能，当碳含量高时钢的硬度和强度增加，但是其熔点、塑性和延展性降低，使钢难于加工。生铁的强度和硬度随化合碳的增加而增高。
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”。
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法
钢铁中五大元素的作用与危害及其分析方法作者：刘张50905022010 应化2班钢铁是铁与C(碳)、Si(硅)、Mn(锰)、P(磷)、S(硫)以及少量的其他元素所组成的合金。
其中除Fe(铁)外，C的含量对钢铁的机械性能起着主要作用，故统称为铁碳合金。
它是工程技术中最重要、用量最大的金属材料。
钢铁生产流程包括：矿山开采→选矿→烧结→炼铁→炼钢→连铸→轧钢等。
钢铁工业是最重要的基础工业，是其他工业发展的物质基础。
有了钢铁，就使得中国国民经济的技术改造成为可能。
同时，钢铁工业的发展也有赖于煤炭工业、采掘工业、冶金工业、动力、运输等工业部门的发展。
由于钢铁工业与其他工业的关系十分密切，因此许多国家都把发展钢铁工业放在十分重要的地位，并把这种发展与国民经济各部门的发展互相协调起来，保持正常的比例关系。
针对此块精英人才，也是目前我国最稀缺的。
五大元素是特指钢铁中的碳、硫、硅、磷、锰五种元素。
五大元素各个化学元素对钢的性能有以下的影响：1、碳(C) 碳是钢铁的主要成分之一它直接影响着钢铁的性能。
碳是区别铁与钢，决定钢号、品级的主要标志。
碳是对钢性能起决定作用的元素。
碳在钢中可作为硬化剂和加强剂，正是由于碳的存在，才能用热处理的方法来调节和改善其机械性能，钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si)：由原料矿石引入或脱氧及特殊需要而有意加入，在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
铸铁的基本元素的作用及对组织性能的影响
铸铁的基本元素的作用及对组织性能的
影响
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。
硅碳比：0.52—0.65
锰硫比：7—12。
各种合金元素对钢性能的影响
三、各种合金元素对钢性能的影响目前在合金钢中常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。
五大元素:硅、锰、碳、磷、硫。
五大杂质元素:氧、氮、磷、硫、氢。
1、碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量0.23%超过时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅（Si）：在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂，所以镇静钢含有0.15－0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%，硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0－1.2%的硅，强度可提高15－20%。
硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。
含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。
硅量增加，会降低钢的焊接性能。
硅可提高强度、高温疲劳强度、耐热性及耐H2S等介质的腐蚀性。
硅含量增高会降低钢的塑性和冲击韧性。
3、锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.30－0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”，较一般钢量的钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。
锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
锰可提高钢的强度，增加锰含量对提高低温冲击韧性有好处。
4、磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。
因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。
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铸件五大元素及性能影响
灰铸铁中含有碳（C）、硅(Si)、锰（Mn）、磷（P）、硫(S)、等5元素，这些元素对铸件的性能均有一定的影响。
碳（C）:在生铁中以两种形态存在，一种是游离碳（石墨），主要存在于铸造生铁中，另一种是化合碳（碳化铁），主要存在于炼钢生铁中，碳化铁硬而脆，塑性低，含量适当可提高生铁的强度和硬度，含量过多，责难于削切加工，这就是炼钢生铁切削性能差的原因。
石墨强度低，它的存在能增加生铁的铸造性能。
硅（Si）：能促使生铁中所含的碳分离为石磨状，能去氧，还能减少铸件的气眼，能提高熔化生铁的流动性，降低铸件的收缩量，但含硅过多，也会使生铁变硬变脆。
锰（Mn）：能溶于铁素体和渗（shen）碳体，在高炉炼制生铁时，含锰量适当，可提高生铁的铸造性能，在高炉里锰还可以和有害杂质硫形成硫化锰，进入炉渣。
磷（P）：属于有害元素，但磷减低了生铁熔点可使铁水的流动性增加，所以在有的制品内往往含磷量较高。
然而磷又使铁增加硬脆性，优良的生铁含磷量应少，有时为了要增加流动性，含磷量可达1.2%。
硫（S）：在生铁中时有害元素，它促使铁与碳结合使铁硬脆，并与铁化合成低熔点的硫化铁，是生铁产生热脆性并减低铁液的流动性，故含硫高的生铁不适于铸造细件，铸造中硫的含量最多不得超过0.06%.(车轮生铁除外)。
制动钳属于灰铸铁，五大元素的成分比例为：C：2.9%-3.2% S≤0.12% Mn：
0.8%-1.1% Si:1.4%-1.7% P≤0.15%.。