各种元素对铸铁组织性能的影响
五大元素对铸件的影响
五大元素对铸件的影响 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT浅谈五大元素对铸件的影响摘要：本文主要阐述了碳、硅、锰、硫、磷五大元素在铸件及铸造过程中的影响及作用。
关键词：碳、硅、锰、硫、磷；影响；作用铸铁的出现，方便了人类，从此我们就离不开了铸铁件，人们就把铸铁件用于制作各种制品，例如：小到螺丝钉、炊具、容器、农业机具等生活用品，大到汽车、飞机、轮船、大炮、坦克等建筑军事器械。
铸铁的生产推动了人类社会文明的进步，随着科学技术和我国国民经济的发展，各行各业对铸铁件的质量提出了更高的要求，而铸铁件的铸造技术涉及了物理、化学、冶金、机械等多种学科，影响铸铁件质量的因素很多，因此正确地使用合理的铸造技术是提高铸铁件质量的保证，而影响铸铁件质量铸造过程的主要因素有：冷却速度、化学成分、温度、气体、炉料等，这就要求人们认真考虑这些因素对铸铁件的影响。
本人结合几年来的工作经验，现以化学成分为例，浅谈五大元素对铸件的影响。
影响铸件品质的常规元素主要有五种，分别是碳、硅、锰、硫、磷，以上元素我们叫做基本元素或俗称五大元素。
它们是直接影响铸件物理性能的一个重要因素。
其主要作用如下：一、碳元素是铸铁中最基本的成分。
它不但是区分钢或铁的主要依据，含碳量大于%是铁，低于%的称为钢，而且，在铸造过程中，碳影响着铸件的力学性能。
在铸造中适当的碳促进石墨化，减小白口倾向，即减少渗碳体、珠光体、三元磷共晶，增加铁素体，因而降低硬度改善加工性能；碳促进镁吸收率的提高；改善球化，以达到预期效果；碳能改善流动性，增加凝固时的体积膨胀；碳提高吸振性，减摩性，导热性。
但碳含量过高引起石墨漂浮，恶化力学性能，过低又易产生缩孔松缩等缺陷。
所以，对不同质量要求的铸件，合理选配碳含量一般是提高铸件质量的一种途径，例如：灰铁含碳量大多在%%，球墨铸铁在%%。
碳对中锰球墨铸铁的力学性能影响不明显，一般碳量高于%时易出现石墨漂浮，影响铸铁质量，碳低于%时，不利于石墨化故一般控制碳量在%%为宜。
铌在铸铁中应用
铌作为钢和铁的合金元素被使用由来已久。
铌被加入到奥氏体不锈钢中，以改善奥氏体不锈钢的抗晶界腐蚀能力。
这种含铌奥氏体不锈钢被用于制造化工和石油工业的大型设备。
铌加入到镍铬基和钴基高温合金中，可提高其高温稳定性和高温强度。
近二十年铌在材料中的应用得到了进一步的发展，〔1〕由于铌可以推迟先共析铁素体的析出，并大大延迟奥氏体开始转变为珠光体的时间，在低合金钢中加入0.05%~0.10%的铌，在铸态下得到贝氏体钢，免去了贝氏体化热处理过程；〔2〕由于铌可以显著提高铸钢的高温组织稳定性，而被用于铸钢轧辊的生产中。
含1.5%Nb的轧辊的使用寿命是高铬铸铁轧辊寿命的3倍；〔3〕铌在高温合金中的应用也引人注目，含35%Ni、25%Cr的Fe-Ni-Cr-Nb合金有极好的组织稳定性、蠕变断裂强度和抗碳化及还原性，可在1130℃下的空气中使用；〔4〕铌对组织稳定性的贡献还受到生物合金工作者的重视，铌加入到钛合金中，以提高其抗腐蚀性，这种钛合金被用作牙齿材料；〔5〕在AL203纤维增强金属间化合物基复合材料中，Nb2Al+NbAl 被认为是比较好的基体组织；〔6〕在航天工业中，C103(Nb 1.0% Hf1% Ti0.5% Zr)铌合金由于在1500℃的高温下仍然具有大于50MPa的强度，被用来制造高性能火箭发动机辐射冷却推力室和喷管延伸段以及连接法兰环等；〔7〕铌在微合金化钢中的应用发展也很快，特别是在冷轧汽车薄板生产中取得了长足进步。
本文详细介绍铌在铸铁中应用的研究结果，并对铌在铸铁中的应用前景进行探讨。
一、铌对灰铸铁组织及力学性能的影响采用高频感应电炉熔炼和湿型浇注研究了铌对3.0%～3.4%C、1.8%～2.0%Si、0.7%～0.9%Mn灰铸铁力学性能及耐磨性的影响，结果如图1至图4所示。
研究结果表明，灰铸铁的抗拉强度、抗弯强度和冲击韧性都随着铌含量的增加而提高，当灰铸铁中含铌量高于0.25%时，其各项性能明显提高。
铸铁 元素及成分
铸铁元素及成分铸铁是一种重要的金属材料，广泛应用于工业、建筑、交通等领域。
铸铁的性能和质量在很大程度上取决于其成分和生产工艺。
本文将对铸铁的元素及成分进行详细探讨，以期帮助读者更好地了解和应用铸铁材料。
一、铸铁的元素组成铸铁主要由铁（Fe）、碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、硫（S）等元素组成。
其中，铁是铸铁的主要成分，碳、硅、锰等元素在铸铁中起着关键作用，硫则为有害元素，需控制在适当范围内。
1.碳（C）：碳含量对铸铁的性能影响最大。
一般来说，碳含量越高，铸铁的硬度和强度越高，但塑性和韧性则降低。
为了获得不同的性能，铸铁的碳含量一般在2%～4.3%之间调整。
2.硅（Si）：硅可以提高铸铁的硬度和强度，同时有助于改善铸铁的铸造性能。
硅含量一般在1.8%～3.7%之间。
3.锰（Mn）：锰具有脱硫和脱氧作用，可以提高铸铁的纯度和细化石墨，从而提高铸铁的性能。
锰含量一般在0.3%～1.0%之间。
4.硫（S）：硫含量过高会导致铸铁产生热裂纹和冷裂纹，降低铸铁的性能。
一般将硫含量控制在0.03%以下。
5.磷（P）、镍（Ni）、钼（Mo）等元素：这些元素对铸铁的性能也有一定影响，但在实际生产中，其主要作用是通过合金化来调整铸铁的性能。
二、铸铁的成分调整为了获得所需的铸铁性能，生产过程中需要对成分进行调整。
主要包括以下几个方面：1.碳当量：碳当量是衡量铸铁铁碳合金中碳含量的一种指标，对铸铁的性能和铸造性能有很大影响。
通过调整碳当量，可以控制铸铁的硬度、强度和塑性等方面的性能。
2.合金元素：根据铸铁的应用要求和性能指标，可以适当添加合金元素，如锰、镍、钼等，以提高铸铁的性能。
3.孕育处理：孕育处理是一种常用的铸铁生产工艺，通过加入孕育剂，可以改善铸铁的石墨形态和分布，从而提高铸铁的性能。
4.球墨铸铁：球墨铸铁是一种高强度、高韧性的铸铁材料。
通过球化处理，使石墨以球状存在，可以显著提高铸铁的性能。
球墨铸铁的碳、硅、锰等元素含量有一定要求，同时需控制磷、硫等有害元素含量。
合金元素在高铬铸铁中的作用
C和Cr
Mo
Ni和Cu Mn Si V B
另一方面，铬碳比(质量比，下同)影响铸铁中M7C3型碳化物与总碳化物的相对数量。一般铬碳比大 于5就能获得大部分的M7C3型碳化物；同时铬碳比越高，铸铁的淬透性也越好，铬对淬透性的影响主要是 固溶在基体中的铬，基体中固溶的铬含量(质量分数)可用下式估算：
ɯ(Cr)=1.95×铬碳比-2.47
铜的作用与镍相同，但效果没有镍大，亦不溶于碳化物，完全溶于金属基体中，因此可以充分发挥 它提高淬透性的作用。但铜降低Ms温度，会造成较多的残留奥氏体，且铜在奥氏体中的溶解度也不高 (大约在2%左右)，一般添加量在1.5%(质量分数)以下。
含镍、铜较高的高铬铸铁在热处理后常存在较多的奥氏体。这些残留奥氏体在磨损过程的反复冲击 应力作用下会产生相变，在磨损面表层产生压应力，最终导致表层材料的层片状剥落。残留奥氏体的数 量可采用改变淬火温度和保湿时间的方法(使之析出较多的二次碳化物)来降低。这是因为镍和铜全部溶 于奥氏体中，热处理不可能降低其含量，故降低奥氏体稳定性的唯一方法是尽可能减少奥氏体中的碳和 铬，但此时获得的马氏体中的碳含量较低，硬度也随之降低。
ɯ(CE)=4.40-0.054ɯ(Cr) 生产中一般采用亚共晶高铬铸铁，因此共晶点碳含量随铬含量的增加而下降，应在成分设计时引起 足够的重视。
钼元素具有明显的提高淬透性作用，特别在钼的质量分数较高(超过2%以上)时，作用更明显。钼元 素在各相中的分配是这样的：约有50%进入Mo2C中，约有25%进入M7C3型碳化物中，溶入基体的钼含量可 从下式估算：
溶入基体的钼含量(质量分数)=0.23×总的钼含量(质量分数)-0.029
略去常数项，基体中的钼含量大约占高铬铸铁中钼含量的23%左右，这部分能直接起到提高淬透性 的作用。钼对马氏体开始转变温度Ms影响不大。钼若能与铜、锰联合应用时，其提高淬透性的效果更好 。
球墨铸铁中主要元素的作用
一、碳1.当碳当量小于4.5%~4.7%时，增加含碳量可提高镁的吸收率，有利于球化。
2.碳高铁水流动性好，凝固期间析出石墨最多，石墨化体积膨胀增加，补偿收缩增加铸件致密性，改善机械性能。
3.在共晶成分以上，增加含碳量易产生石墨漂浮，降低机械性能。
4.降低含碳量易产生游离渗碳体，使机械性能降低，脆性增加，同时增加缩孔，缩松等铸造缺陷。
二、硅1.硅是强烈的石墨元素，即使石墨结晶，又使渗碳体分解。
因此，提高含硅量，石墨球径减小，数量增加，形态圆整。
2.硅量增加，铁素体增加，珠光体减少，强度和硬度降低，塑性和韧性提高。
3.硅具有强化铁素体的作用，当含量大于3.3%时，脆性增加，塑性降低。
4.硅使共晶点向左上方移动，使凝固区间缩小，增加流动性，减少缩松。
三、锰1.锰降低共析转变温度，从而稳定并细化珠光体组织，在石墨化退回时，阻止珠光体的分解。
2.锰促使渗碳体形成，增加锰量可提高强度，降低塑性、韧性。
当组织中出现较多自由渗碳体时，除硬度外，其他性能均下降。
3.锰增加过冷奥氏体稳定性，使S曲线右移。
加入量为0.5%为宜。
四、磷1.磷在铁中具有一定的溶解度，超过此值在组织中出现二元或三元磷共晶，沿晶界分布，破坏了晶粒间的结合能力，因此使球铁的强度下降。
2.磷增加晶间缩松倾向，降低机械性能。
3.在热处理中，磷不阻碍共晶渗碳体的分解，而阻碍共析渗碳体的分解。
4.磷提高脆性转变温度范围，增大冷裂性。
5.随着磷含量增加，缩孔，缩松倾向增加。
五、硫1.硫与稀土、镁具有很强的结合能力，原铁液含硫高会消耗过多球化剂，而出现球化不良和球化衰退。
2.原铁水含硫量高，球化剂加入量大，处理后铁水温度低，铁水中夹杂物多，铁水表面氧化结膜温度高，铁水流动性差，容易使球铁产生夹渣、皮下气孔等缺陷。
3.。
灰铸铁250的化学成分
灰铸铁250的化学成分灰铸铁250是一种常见的铸铁材料，其化学成分对于材料的性能和用途有着重要影响。
本文将从碳含量、硅含量、磷含量、锰含量、硫含量等几个方面来介绍灰铸铁250的化学成分。
1. 碳含量灰铸铁250的碳含量一般在2.9%至3.6%之间。
碳是灰铸铁的主要合金元素，对于灰铸铁的组织和性能有着重要影响。
适当的碳含量可以提高灰铸铁的硬度和强度，但过高的碳含量会使灰铸铁变脆。
因此，灰铸铁250的碳含量选择在适当范围内，可以保证材料具有较好的强度和韧性。
2. 硅含量灰铸铁250通常含有1.0%至3.0%的硅元素。
硅是灰铸铁的主要合金元素之一，对于改善铸铁的流动性和耐磨性有着重要作用。
适当的硅含量可以降低铸铁的熔点和收缩率，提高铸件的表面质量和细密度。
同时，硅还可以形成硅化物，增加铸铁的硬度和耐磨性。
3. 磷含量灰铸铁250的磷含量一般控制在0.1%至0.3%之间。
磷是灰铸铁中常见的杂质元素，对于灰铸铁的性能有着不利影响。
高磷含量会降低铸铁的塑性和韧性，使其易于产生脆性断裂。
因此，灰铸铁250中的磷含量需要进行严格控制，以保证材料的综合性能。
4. 锰含量灰铸铁250的锰含量一般在0.2%至0.6%之间。
锰是灰铸铁中的常见合金元素之一，对于提高铸铁的强度和韧性具有重要作用。
适量的锰可以稳定碳化物，细化铸铁的组织，使其具有更好的强度和韧性。
但过高的锰含量会导致铸铁的脆性增加，因此锰含量的选择需要在合理范围内进行。
5. 硫含量灰铸铁250中的硫含量一般控制在0.02%至0.08%之间。
硫是灰铸铁中的常见杂质元素，对于铸铁的性能有着不利影响。
高硫含量会降低铸铁的塑性和韧性，使其易于产生脆性断裂。
因此，灰铸铁250中的硫含量需要进行严格控制，以保证材料的综合性能。
灰铸铁250的化学成分包括碳、硅、磷、锰、硫等元素。
合理控制这些元素的含量可以使灰铸铁具有较好的强度、韧性、硬度和耐磨性。
灰铸铁250作为一种常见的铸铁材料，在各种机械零件、工程结构件等领域有着广泛的应用。
碳在高铬铸铁中的作用
碳在高铬铸铁中的作用
高铬铸铁是一种高合金耐磨铸铁，其中含有较高的铬元素，以提高其耐磨性和耐腐蚀性。
碳在高铬铸铁中起到以下几个重要作用：
1. 形成碳化物：高铬铸铁中的碳与铬可以形成一系列的碳化物，如 Cr7C3、Cr23C6 等。
这些碳化物具有高硬度和良好的耐磨性，能够增强铸铁的耐磨性能。
2. 提高硬度和强度：碳是形成高铬铸铁中的马氏体和奥氏体组织的重要元素之一。
适量的碳可以提高铸铁的硬度和强度，使其具有更好的耐磨性和抗冲击性能。
3. 控制金相组织：碳的含量和存在形式对高铬铸铁的金相组织有重要影响。
通过控制碳含量和碳化物的形态，可以调整高铬铸铁的金相组织，如使其形成珠光体、马氏体或奥氏体等，以满足不同工况下的使用要求。
4. 改善铸造性能：适量的碳可以提高高铬铸铁的流动性，改善铸造性能。
同时，碳还可以与其他合金元素形成复杂的碳化物，有助于提高铸铁的热稳定性和耐磨性。
需要注意的是，碳的含量在高铬铸铁中需要合理控制。
过高或过低的碳含量都会对铸铁的性能产生不利影响。
通常，高铬铸铁中的碳含量一般在 2.0%~3.5%之间，具体的含量根据具体的使用要求和工况条件进行调整。
总之，碳在高铬铸铁中起到关键的作用，通过与铬等合金元素的协同作用，提高了铸铁的耐磨性、硬度和强度，使其在耐磨零件和重载工况下具有优异的性能表现。
各合金元素在铸铁中的具体作用
1、在奥氏体中的极限溶解量为w(Cu)=3.50[当碳w(C)=3.50%]
2、促进共晶阶段石墨化，其作用相当于Si的1/5
3、降低奥氏体转变临界温度，细化并增加珠光体
4、有弱的细化石墨作用
5、常用量w(Cu)<1.0%，
Cr（铬）
1、反石墨化作用属中强，如硅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石墨化作用为+1，则儿的反石墨化作用为-1，共析转变时稳定珠光体
2、铬是缩小γ区元素，w(Cr)=20.0%时，γ区消失
3、用量w(Cr)为0.15～30.0%
4、w(Cr)<1.0%，仍属灰铸铁（可能出现少量自由Fe3C）,但力学性能及耐热性有所提高。铬量提高至2～3时，产生白口组织，Fe3C变成（FeCr）3C，即M3C型
5、铬含量高至10～30时，主要用作抗磨、耐热零件，高铬铸铁中的碳化物主要为（FeCr）7C，即M7C型
3、其碳化物、氮化物常以细颗粒（方形、多边形）存在于铸铁中，可提高耐磨性
4、有强化铁素体的效果
6、高铬时，由于形成铬氧化膜，防止或阻碍铸铁进一步氧化，可提高耐热性
Mo（钼）
1、w(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，也能细化石墨
2、w(Mo)<0.8%时对铸铁的强化作用较大
3、用Mo合金化时，磷量一定要低，否则形成P-Mo四元共晶，增加脆性，
4、w(Mo)>1%，达到1.8～2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，并有使之形成2个“鼻子”的作用，故容易获得贝氏体
W（钨）
1、属稳定碳化物元素，作用与钼相似，但较弱
2、能使C曲线右移，提高淬透性，但作用较钼弱
铸铁合金含量
铸铁合金含量
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目录
1.铸铁合金的概述
2.铸铁合金含量的测定方法
3.铸铁合金含量对铸铁性能的影响
4.控制铸铁合金含量的重要性
5.结论
正文
1.铸铁合金的概述
铸铁合金是一种以铁为主要元素，以铁为主要成份的合金，其主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷等。
铸铁合金具有成本低、抗震性好、耐磨性强、铸造性能好等特点，广泛应用于铸造各种大型零件和机械部件。
2.铸铁合金含量的测定方法
铸铁合金含量的测定方法主要包括化学分析法、光谱分析法、X 射线荧光光谱法等。
这些方法可以准确地测定铸铁合金中的元素含量，为铸铁合金的生产和应用提供科学依据。
3.铸铁合金含量对铸铁性能的影响
铸铁合金中的元素含量对铸铁的性能有着重要的影响。
例如，碳是铸铁中的主要合金元素，其含量的变化会直接影响铸铁的硬度、强度和韧性等性能。
硅、锰等元素的含量也会影响铸铁的抗震性、耐磨性等性能。
4.控制铸铁合金含量的重要性
控制铸铁合金含量对于提高铸铁的性能和质量具有重要意义。
只有控制好铸铁合金中的元素含量，才能生产出性能优良、质量稳定的铸铁产品。
5.结论
铸铁合金含量的测定和控制对于铸铁的生产和应用具有重要意义。
铅对灰铸铁组织和性能的影响
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墨与炉料 中微量元素存在有 直接关 系 ，原材料 中带人的 微量元素如钛 、铅等对铸铁 的组织 产生很 大的影响 。这 些微量元素多数是随废钢带人的 ，其 中铅是极其 有害的
重 ２ ｇ ６ｋ ，外 轮 廓 尺寸 ３０ｍｍｘ ６ ６ ２０ｍｍｘ０ｒ ｎ ８ ｆ ，其 铸 ｒ
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各种元素对铸铁组织性能的影响
铸铁是一种重要的铁碳合金，通常含有2%至4%的碳。
不同元素的添
加会对铸铁的组织性能产生影响，以下是各种元素对铸铁组织性能的影响:
1.碳(C)：碳是铸铁最主要的合金元素，会显著影响铸铁的组织和性能。
增加碳含量可以提高铸铁的脆性和硬度，但会降低其延展性和韧性。
2.硅(Si)：硅是一种强化元素，可以提高铸铁的强度和硬度。
适量的硅含量也可以提高铸铁的耐磨性和耐蚀性。
然而，过量的硅会导致晶体生长，使铸铁易于开裂。
3.锰(Mn)：锰可以提高铸铁的强度和硬度，同时还有助于抑制碳的析出，提高铸铁的韧性。
合适的锰含量有助于改善铸铁的高温性能。
4.磷(P)：磷可以增加铸铁的流动性和液相温度，有助于减小铸铁的
热收缩。
然而，过量的磷会降低铸铁的韧性和强度。
5.硫(S)：硫可以改善铸铁的切削性能和润滑性。
适量的硫可以提高
铸铁的耐磨性和切削性能，但过量的硫会导致铸铁变脆。
6.镍(Ni)：镍可以提高铸铁的韧性和强度，并增加其抗冲击性能。
含镍的铸铁具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性。
7.钼(Mo)：钼可以提高铸铁的硬度、强度和耐磨性。
钼的添加还可以改善铸铁的高温强度和韧性。
8.铬(Cr)：铬可以提高铸铁的耐磨性、耐蚀性和高温强度。
含铬的铸铁具有良好的耐磨性和耐热性。
9.钒(V)：钒可以提高铸铁的高温强度和硬度，同时还具有抗疲劳和
抗磨损的特性。
10.钛(Ti)：钛可以提高铸铁的强度、硬度和耐磨性。
含钛的铸铁还
具有很好的耐腐蚀性。
总的来说，不同元素的添加会对铸铁的组织和性能产生不同程度的影响。
合理调控元素含量可以改善铸铁的性能，并使其适应不同的应用场合。
然而，过量的元素含量会导致铸铁的性能恶化，因此在合金设计过程中需
要进行合理的组成设计。