铸铁熔炼中元素有哪些负面作用？

老翻砂匠

      这里所说的“干扰元素”，是对灰铸铁和球墨铸铁的性能有负面影响而言的，不一定都是通常所谓的有害元素，其中有的在钢材中是重要的合金元素，有的对于某些合金铸铁也是必不可少的。干扰元素的来源有三个方面：

      一是钢材、铸钢件和铸铁件中通常都含有的有害元素，如硫、磷（一些耐磨铸铁中有时故意加入少量的磷）、铅（易切削钢中有时加入少量的铅）等；

      二是为改善钢材的性能而特意加入的合金元素，如锰、铬、钼、钛、钒、铌、硼等；

      三则是混杂在炉料中的污染物。

      干扰元素对铸铁性能的影响

      1、形成碳化物

      钢材中的合金元素，如Mn、Cr、V、Mo、Ti、B等，都是很强的碳化物形成元素，而且易偏析于铸件最后凝固的部位，在晶界处浓度很高。对于灰铸铁，由于其组织中存在大量片状石墨，强度本来就不高，延性和韧性很差，晶界处碳化物的影响并不那么明显。对于球墨铸铁，尤其是铁素体球墨铸铁件、等温淬火球墨铸铁件和优质厚截面球墨铸铁件，晶界处碳化物的影响往往是至关重要的。

                               
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       铸铁中常见的碳化物形成元素

元素	来源	在铸铁中的影响	建议的控制值
Mn	生铁、废钢	促进白口倾向 形成晶界碳化物	珠光体球墨铸铁件0.5％ 铁素体球墨铸铁件0.2％
Cr	废钢	促进白口倾向， 0.05％以上即形成晶界碳化物	铁素体球墨铸铁件、厚大件0.05％ 一般球墨铸铁件0.1％
V	废钢	灰铸铁中细化片状石墨 增加珠光体量，显著提高铸铁强度 含量太高即形成游离渗碳体	灰铸铁中0.5％ 球墨铸铁中0.1％ 铁素体球墨铸铁中0.02％
Mo	废钢	形成晶界碳化物	厚大球铁铸件0.05％
Ti	废钢、生铁	强碳化物形成元素 灰铸铁中促成D型石墨 球墨铸铁中导致石墨畸变	灰铸铁中0.3％ 球墨铸铁中0.05％
B	感应炉衬	形成稳定的碳化物	0.005％

      2、对石墨球化的影响

      铸铁中加入Mg和以Ce为代表的稀土元素后，可以使石墨球化。如果金属炉料中含有阻碍石墨球化的元素，就会影响石墨的球化。阻碍石墨球化的作用大致可分为两个方面：

      （1）与Mg或稀土元素反应，产生氧化物、硫化物和氮化物，消耗球化元素。

      起这种作用的主要是氧、硫和氮。此外，碲（Te）和硒（Se）也是消耗球化剂的元素。

      （2）球状石墨生成后，提高铸铁中的液相的稳定性，使石墨长大过程中，在各个方向成长不均匀，从而导致石墨球畸变。

      起这种作用的主要是磷、铝、锡、铜、硼、锑、钛、铌等元素。这类元素偏析的倾向强，可以使铁中的液相稳定，促进石墨成长的异向性，从而影响石墨的形态。

                               
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a）含B 0.04％ b）含Sn 0.48％；

                               
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b）含Sb 0.085％ d）含Cu 2.25％

      因此，生产优质球墨铸铁件时，应特别留意铸铁中的钛含量。最近，制造高强度球墨铸铁件时，常常加入较多的铜。在这种条件下，应尽可能地将铸铁中的铝含量控制得低一些。

      3、产生缩孔的倾向增大

      缩孔的特征有表面缩孔和内部的缩孔、缩松。钛、铝的含量增高，铁液的流动性恶化，产生表面缩孔的倾向增大。磷、锰、铬、钒、钼等元素易偏析于最后凝固的部位，形成复合碳化物，导致产生内部缩孔、缩松的倾向增大。日本三重县技术综合研究所藤川、村川等人的研究工作表明：灰铸铁中含有铝、钛、钒、铬、磷等元素，产生缩孔的倾向增大；球墨铸铁中，铝含量自0.02％增加到0.4％，产生缩孔的倾向增大。

      4、灰铸铁的强度降低

      灰铸铁组织中石墨的形态（A型、B型、C型、D型或型E），对其力学性能有重要的影响，难以由硬度预测其强度。灰铸铁中铅含量在0.005％以上，就可能产生魏氏体型石墨，导致强度显著降低。如果铸铁中还含有铝、氢、钙等元素，铅含量在0.005％以下，就可能出现魏氏体型石墨。

      一种厚壁灰铸铁件（厚度100～150㎜）在使用过程中破断，作失效分析时发现，虽然基体组织基本上是珠光体，由于石墨为魏氏体型，硬度为148 HB，分析结果表明铅含量很高，为0.025％，破断处的显微组织。

                               
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      灰铸铁中常加入锑或锡，以稳定珠光体，提高其硬度。但是，如加入量太多，虽然硬度提高了，强度却反而会降低。碳当量较高的灰铸铁中，锡的加入量对灰铸铁硬度和强度的影响。灰铸铁中添加锑，也有同样的影响，而且易于使石墨的形态变异。

                               
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      灰铸铁强度低下时，有必要注意钛的有害作用。钛含量增多时，加以铁液中含有的硫的作用，会促使D型石墨形成。部分石墨成为D型后，基体组织中的铁素体增多，会使铸铁的强度降低。干扰元素‘钛’不仅来自废钢，我国生产的高硅铸造生铁中也往往含有钛，选用时应加注意。印度生产的铸造生铁中也有这样的问题。

      5、铸铁的硬度低

      近年来，美国经常发生珠光体球墨铸铁的硬度低于寻常的情况，为查明其原因进行了研究，最近已经明确这是硼的影响。

      铸铁中硼含量超过0.002％，就可以抑制铜稳定珠光体的作用，使铸铁的硬度降低。因此，生产中不仅要注意废钢和其他炉料中所含的硼，采用感应电炉熔炼时，还应注意筑炉材料中加入的硼酸所造成的污染。

      6、感应电炉炉衬的寿命低

      近年来，用于熔炼铸铁的感应电炉日益增多，炉衬寿命不高的情况也十分多见，当然，耐火材料品质不高、筑炉工艺掌握不好是出现这类问题的主要原因，但是，也不能忽视炉料带来的问题。

      如果采用镀锌钢板作炉料，锌受热后蒸发，侵入炉衬内，就会使炉料寿命降低。新筑的炉衬烧结期间，锌蒸汽的影响尤为严重。

（资料来源：铸造生态圈）

abc470559074

最近一批废钢中夹杂有铝合金件。产品Mn含量严重超标

老翻砂匠

abc470559074 发表于 2021-3-26 16:24
最近一批废钢中夹杂有铝合金件。产品Mn含量严重超标

最后结果呢？