鑄件質(zhì)量的常規(guī)元素分別是碳、硅、錳、硫、磷，這是我們常規(guī)的五大元素。直接影響鑄件機械性能的重要因素。主要作用如下：
1、元素硅是鑄件中的有益元素，它和碳元素一樣，能 石墨化，以孕育劑的方式添加的硅作用 明顯。對于鑄態(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，因而降低強度和硬度，鑄件塑性；另一方面硅固溶鐵素體，使屈服點和硬度提高；硅鑄造流動性，增大凝固時體積膨脹；硅能耐熱、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，硅是中錳球墨鑄鐵白口傾向的元素。硅在 范圍內(nèi)，有利于強度和韌性的提高，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%。
2、元素碳是鑄鐵件中 基本的成分。它是主要區(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，在生產(chǎn)過程中，碳影響著鑄件的機械力學(xué)性能。在鑄造中碳會 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，因而降低硬度加工性能；碳 鎂吸收率的提高；球化，以達到預(yù)期效果；碳能流動性，增加凝固時的體積膨脹；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%時易出現(xiàn)石墨漂浮，影響鑄鐵質(zhì)量，碳低于3.0%時，不利于石墨化故一般控制碳量在3.0%～3.8%為宜。
3、元素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)，增加性和強度及。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，錳與硫的親和力較大，會結(jié)合成MnS等化合物，在適當(dāng)溫度時，不僅無阻礙石墨化作用，還能中和硫，起著除硫作用。錳達到 量時，能使鑄件、、、等優(yōu)點，此時硅量也相應(yīng)提高。錳易在共晶團邊界產(chǎn)生偏析，鑄態(tài)下易生成碳化物，增加錳量，會惡化力學(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，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，由于錳比鐵對碳具有 強的親和力，它組織碳從固溶體中擴散和析出，起到了穩(wěn)定和擴大奧氏體區(qū)的作用。
4、元素硫也是一種雜質(zhì)，屬元素。在鑄造中，硫元素與Mn、Mg等其他元素親和力強，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等殘渣，由于硫的消耗作用使的殘留球化元素含量過低則降低球化，還 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%，有時可視情況而定。
5.元素磷是元素，被作為雜質(zhì)對待。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。因為磷在鑄件中溶解度很低。如P<0.05%時，固溶于鐵，對球墨鑄件力學(xué)性能沒有明顯的不良影響。在鑄鐵中磷是一個容易偏析的元素，當(dāng)鑄件中磷含量達到0.05%時，已有可能形成磷共晶，對大多數(shù)鑄件來說，磷共晶會增加鑄件脆性，嚴重惡化了力學(xué)性能。例如：在球墨鑄鐵中，磷量由0.04%～0.05%提高到0.2%，抗拉強度由800Mpa～850Mpa，降低到650Mpa～700Mpa，伸長率由3.5%～4%下降到1.5%～2.0%。因此磷應(yīng)限制含量 好在0.04%以下。但是磷能提，，在某些鑄鐵中，要加入磷，其目的是利用磷共晶的。
由此可見，鑄鐵實際上是一種以碳、硅、錳、硫、磷等元素為基礎(chǔ)復(fù)雜的化學(xué)過程。其中碳、硅是 基本的成分，錳含量一般較低時影響不大，硫、磷常被看做是雜質(zhì)，因此常加以限制。其中每一個元素對鑄鐵的品質(zhì)、凝固結(jié)晶、組織和性能均有 的影響和作用。這就要求鑄造者在鑄造過程中應(yīng)對五大元素進行合理配比，它是提高鑄件質(zhì)量的一條途徑
|
