铸铁的常规化学元素C、Si、Mn、S、P

1.碳和硅都是强烈促进石墨化的元素，通过调整碳和硅的含量可以控制灰铁的组织和性能。灰铁的碳的质量分数大多在2.6%－3.6%，硅的质量分数在1.2%－3.0%。碳是构成石墨的元素，在一定范围内铁液中碳的质量分数越高，石墨的数量也就越多。硅是促进石墨化的元素。当硅的质量分数在1.0%－2.0%范围内增加时，硅促进石墨化的作用特别强烈。一般以碳当量综合考虑碳的硅的影响。CE=C+1/3（Si+P）碳当量过高，促使灰铁石墨片变粗、数量增多，基体中铁素体量增多，强度和硬度下降。碳当量过低，铸铁易出现麻口或白口组织，会导致灰铁铸造性能降低，铸件断面敏感性增大、内应力增加、强度下降、硬度上升、加工困难。因此，必须使灰铁的碳当量控制在合适的范围内。铸钢的碳当量表征铸钢的可焊接性，应当注意区别。

  2.锰和硫都是阻碍石墨化的元素，但两者共同存在时，会形成高熔点的MnS，不仅石墨化的作用，而且可有助于石墨化的非自发晶核。所以，锰能削弱硫的有害作用。此外，锰能促使珠光体形成并细化珠光体，从而提高灰铁的力学性能，灰铁中锰的质量分数一般为0.6%－1.2%。硫在高含量时有阻碍石墨作用，使铸件形成白口组织，同时还使奥氏体枝晶粗化，降低铸铁性能。硫还能使铁液的流动性降低，收缩量增大，使铸铁有较大的热裂倾向。因此，硫作为有害元素应加以控制，一般质量分数控制在0.15%以下（国外在0.1%以下）。但目前认为，为确保孕育效果，灰铁中含硫量并非越低越好，一般质量分数不低于0.05%-0.06%。

    Mn=1.7S+0.3  S小于0.2

    Mn=3.3S

    当Mn含量大于1.2%时，锰应视为强化珠光体的合金元素。

3. 磷使铸铁的共晶点左移，其作用程度和硅相似，故计算碳当量时，应计入磷的含量。当磷的质量分数大于0.3%时，会生成硬而脆，且熔点低的磷共晶，常以网状分布在晶界上，使铸铁脆性增加。降低铸铁的力学性能，尤其是降低韧性和致密性。磷量高往往是产生冷裂的原因。但磷共晶能提高铸件的耐磨性，且磷能降低铸铁的熔点和共晶温度，提高铁液的流动性，改善铸造性能。一般灰铸铁，磷的质量分数不应超过0.2%；高强度灰铸铁中磷的质量分数应低于0.06%；有耐磨和高流动性要求的，磷的质量分数可达0.3%-1.5%。

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                        南京诺金高速分析仪器厂

                          2024年7月17日