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微量和痕量元素在铸铁中的作用与对铸件质量的影响
往往许多元素都会以小量存在于铸铁中,并对铸件的组织及性能产生明显的影响。有些是有意加入的,而另一些则是来自于含有痕量杂质的原料。在这些元素当中,有的是能起有益作用的,尤其是在灰铁方面,而有些则是很有害的,必须尽可能加以避免。
下表列出了这些元素的通常来源,可能出现的含量水平,以及它们的主要作用。
元素 | 通常来源 | 通常含量(%) | 在铸铁中的作用 | Al | 铝镇静废料、孕育剂、铁合金、轻合金零件及加入的铝 | 达0.03 | 含量高于0.005%时,可使薄壁件出现氢致针孔。抑制氮的作用。促使浮渣形成,高于0.08%时对球状石墨有害。可用Ce加以抑制。石墨的强稳定剂。 | Sb | 废钢、废上釉搪瓷、轴承架、有意加入 | 达0.02 | 珠光体和碳化物的强促进剂。没有稀土时会阻止球化。 | As | 生铁、废钢 | 达0.05 | 珠光体和碳化物的强促进剂。改善球状石墨的形态。 | Ba | 含Ba孕育剂 | 达0.003 | 改善石墨的成核和减少衰退。减小白口倾向和促进石墨生成。 | Bi | 有意加入、含Bi的铸模涂料 | 很少高于0.01 | 引起白口和不良球形。增加含稀土(Ce)球铁的球数。球数过多可引起收缩问题。 | B | 废上釉搪瓷、或硼铁 | 达0.01 | 高于5ppm促进铁素体的形成。高于10ppm促进碳化物形成,尤其是在球铁中。20ppm改善可锻铸铁的退火。 | Ca | 铁合金、球化剂、孕育剂 | 达0.01 | 促进石墨球的球化作用。改善石墨的成核。减小白口倾向和促进石墨生成。 | Ce | 大多数稀土镁合金或铈铁或其它稀土源加入的 | 达0.02 | 灰铁一般不用。抑制球铁中的有害元素,改善石墨的球化作用。因析出而稳定碳化物。 | Cr | 合金钢、镀铬钢板、某些生铁、铬铁 | 达0.3 | 促进白口和珠光体生成。增加强度。含量大于0.05%时,在球铁生成碳化物析出物。 | Co | 工具钢 | 达0.02 | 在铸铁中无明显作用。 | Cu | 铜线、铜基合金、废钢、有意加入 | 达0.5 | 促进珠光体。增加强度,削弱球铁的铁素体化作用。无有害影响。 | H | 潮湿的耐火材料、铸型材料和潮湿的添加剂 |
| 产生皮下针孔。有轻度的白口促进作用。没有足够的锰去中和硫时,促进“反白口”产生,促进粗大石墨生成。 | Pb | 旧油漆、某些搪瓷、易切钢、镀铅锡合金钢板、焊锡、汽油发动机沉积物。 | 达0.005 | 在灰铁中造成尖角形和不希望的石墨组织。含量高于0.004%时急剧降低强度。促进珠光体和碳化物。使球状石墨形态蜕化。Pb对球铁中石墨的影响是用稀土(Ce)进行抵消。 | Mg | 加入的Mg合金(球化剂) | 0.03—0.08 | 促进球状石墨在球铁中的生成。稳定球铁中的碳化物。灰铁不用。 | Mn | 大多数生铁、废钢、锰铁块或压块 | 0.2—1.0 | 通过生成MnS中和S。促进珠光体形成。在球铁中生成碳化物析出物。在高Mn和高S条件下,促进气孔的形成。 | Mo | 再生生铁、合金钢、加入的钼铁 | 达0.1 | 弱珠光体促进剂。提高强度。能促使缩孔和碳化物生成。 | Ni | 镀镍板、废钢、精炼生铁、NiMg合金 | 达0.5 | 量小没作用。量大有石墨化作用。 | N | 焦碳、渗碳剂、砂芯粘结剂、废钢、加入的渗氮锰铁 | 达0.015 | 压缩片状石墨。促进珠光体形成。提高强度。含量高时会在大断面铸件中造成裂纹缺陷。可用Al 、Ti和Zr进行中和。对球铁没作用。 | P | 含磷生铁和废铁,加入的FeP | 达0.1 | 增加CEV。提高流动性。形成磷共晶。高于0.05%时对球铁有破坏性。高于0.04%时,可造成金属渗透。。 | Si | 硅铁合金,废钢、生铁 | 0.8—4.0 | 促进石墨化,减少白口,稳定铁素体,改善可铸性。 | S | 焦碳、渗碳剂、生铁、废铁、加入的硫化铁 | 达0.15(灰铁) | 对组织和性能非常有害,除非用锰加以平衡。提高灰铁对大多数孕育剂的敏感性。在球铁方面,增加对Mg的需求。在球铁中,S应低于0.03%。 | Sr | 含锶孕育剂 | 达0.003 | 改善石墨在灰铁和球铁中的成核作用。,大大减少灰铁的白口倾向。 |
Te | 易切削钢、铸型涂料,冷却曲线的碳样 | 达0.003 | 强烈促进碳化物的生成。造成许多不理想的石墨形态。低达0.0003时,也可看到它的作用 。在球铁中,是通过同Mg和Ce的化合来减少它的作用。 | Sn | 焊锡、镀锡废钢、青铜零件,加入的锡 | 达0.15 | 珠光体的强促进剂。提高强度。高于0.08%时使球铁变脆。无其它有害作用。 | Ti | 某些生铁、某些油漆和搪瓷、CG铸铁回炉料、加入的Ti或FeTi | 达0.1 | 中和灰铁中的N。促进由铝引起的氢致针孔。促进过冷石墨在灰铁中的形成。抑制蠕铁中的球状石墨。 | W | 高速工具钢 | 达0.05 | 很少。看到大量的。珠光体的弱促进剂。 | V | 废钢、工具钢、某些生铁、加入的FeV | 达0.10 | 促使白口形成。细化片状石墨。显著增加强度。
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(来源:互联网)
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