TA的每日心情 | 开心
2023-1-13 09:46 |
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在灰铸铁中，微量元素对铸铁组织和性能的影响不可忽视。2000年以前，受化验仪器与铸造人对微量元素认识不够等原因，灰铸铁的中微量元素一直在生产中被忽视。随着中国铸造技术的发展与精密化验仪器在铸造生产中的应用，中国铸造技术人员开始认识到微量元素对铸铁组织和性能的影响，在生产中开始注意微量元素对铸铁基体、铸铁石墨的作用。本文就微量元素对灰铸铁组织和性能的影响作了大量详实的论述，是非常好的灰铸铁基础论理教材。
铸铁中各元素是以固溶于铁素体、奥氏体、渗碳体或其他相中形成固溶体，形成碳化物，与氧、硫、氮等化合形成夹杂物以及纯金属相等几种形式存在的。也就是说铸铁的组织是由纯金属相与上述基体和碳化物、氧、硫、氮等化合夹杂物构成的。
下面，我们就相关微量元素在铸铁固溶体、碳化物、氧、硫、氮等化合夹杂物中正面作用与负面作用进行分析。
一、铸铁中固溶体的形成与微量元素的关系
有些元素能够溶于基体中而形成固溶体，且不同的元素在基体中的溶解度不同，即使是同一种元素，在不同的相中的溶解度也不相同，并且随温度的变化和其他元素的存在而变化。在实际生产中，铸造技术人员要注意就是这种动态的变化，只有掌握了这种动态的变化规律和原理，才能保证生产出质量稳定的铸造件。这就需要我们加强对热力学、铸造化学等方面知识的学习。在这里我们就不展开论述了。
常见的元素固溶体的形成：如硅，硅在常规含量范围同时，可以全部溶于铁素或奥氏体。镍、钴、锰等可全部溶于奥氏体中。磷、硫在奥氏体中的溶解度极低，所以很少磷、硫就会形成磷共晶和硫共晶。而当铁液中铝含量达到8%---9%和等于20%---24%时，铝可溶入固溶体，表现出促进石墨化的作用。
二、铸铁中碳化物的形成与微量元素的关系
根据各元素在铸铁中形成碳化物倾向的不同，可将其分为以下几类：
强碳化物形成元素：如钡、锆、铌、钛等，在铸铁中可形成各自的碳化物。
中强碳化物成形元素：如铬、钼、钨等，可大部分溶入参碳体形成：(Fe,Cr)3C,(Fe,w)6C等复合碳化物。
弱碳化物形成元素：如锰等，可溶于奥氏体和渗碳体中，形成含锰渗碳体（Fe,Mn）3C。
铝和碳的作用比较特殊：当W AI=10%--20%时形成Fe3AICx(x约等于0.65)，当WAI＞24%时形成特殊的AI4C3。
上述元素按其碳的亲和力由弱到强可大致排列为：锰---锆----钴---钨---钡---钛、铌、铬
三、铸铁中硫化物、氧化物、氮化物等夹杂物的形成与微量元素的关系
如硫化铁、硫化锰、硫化镁、硫化铁硫化锰复合化合物、硫化铁和铁的复合化合物，二氧化硅、三氧化二铝、氧化钛、氧化镁等氧化物，钒、钛、镓、镁等形成氮化物，以及由磷三铁组成的共晶体等。
四、纯金属相
在铸铁中，铜、铅等超过溶解度后，则以纯金属相微粒的状态存在于基体中。铸造中各元素对石墨化程度的影响是待定控制铸铁化学成分的一个重要依据。在实际生产，各元素对石墨化的影响是比较复杂的。除了元素本身的含量外，还和其他元素的存以及相对含量多少有关，比职B、Zr、TI、Ce、Mg等在含量较多时表现为阻碍石墨化作用，但当其含量较少时，如B＜0.01%、Ce＜0.01%、Ti＜0.01%时，又表现为促进石墨化的作用。
另外，凡是促进共析转变时石墨化的元素，如C、Si、AI等，都使基本组织中的铁素体量增加，珠光体量减少。反之，凡是阻碍共析石墨化化的元素，如Mn、Mo、Cr、Cu、Ni、Sn、Sb等，都使基体组织中的珠光体增加，铁素体减。大多数合金元素，除钴外，都使连续冷却时的珠光体转变过程的过冷度加大，从而细化珠光体，促进索氏、托氏体的形成。
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发表于 2019-2-2 19:12:23
