化学成分中各元素在铸铁中的作用.xlsVIP

第 1 页，共 5 页 化化学学成成分分中中各各元元素素在在铸铸铁铁中中的的作作用用 名 称 符 号 原子 序数 晶型 相对原 子质量 密度 g/ 熔点 沸点 比热容 j/(g) 溶解热 j/g 在铸铁中形 态 对石墨化作用在铸铁中的主要作用 碳碳 c6 六角（g）/钻石立 方（金刚石） 122.25372748300.693 游离碳石墨和化 合碳渗碳体 强烈促进石墨化， 会使石墨粗大（石 墨增多铁素体增多 ） 高碳灰铁的金相为铁素体和粗大的片状石墨，机械 强度和硬度较低但挠度较好；低碳灰铁金相为珠光 体和细小的片状石墨，机械强度和硬度较高但挠度 较差 硅硅 si14钻石立方28.12.33141233100.6801418.4 促进石墨化，能减 少碳在液态和固态 的溶解度，其作用 为碳的1/3 一般碳硅含量较低，可获得较高的机械强度和硬度 ，但流动性稍差。当薄壁件出现白口时，可提高碳 硅含量使之变灰；当厚壁件出现粗大石墨时，应适 当降低碳硅含量，达到提高机械强度和硬度的目的 锰锰 mn25 复杂立方mn（58 原子）、mn（20 原子）/面心四方 mn/面心立方 mn 54.97.43124421500.483267.5 少量固溶于铁素 体，大部分溶于 共析碳化物和渗 碳体中 以复合碳化物形态 存在，加强碳化物 的形成，阻碍石墨 化 中和硫的有害作用；稳定和细化珠光体，增加mn量 会增加珠光体数量。在0.51.4%范围内增加mn量会 增加铸铁的强度和硬度，但塑性和韧性降低 磷磷 p15正交（黄）311.83442800.743 二元磷共晶fe- fe3p、三元磷共 晶fe-fep-fe3p 、复合磷共晶 影响不大 磷共晶硬度高、脆性大，分布在晶粒的边界上，割 裂了晶粒间的连续性，使铸铁的强度、塑性下降， 硬度提高；磷能增加铸铁的流动性和可铸性，但磷 的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及开裂的倾向增加 ，灰铁中磷的质量分数应低于0.3% 硫硫 s16 正交（s）/单 斜（s） 32.12.071154450.73539.06 少量溶于铁素体 和渗碳体中，大 部分以硫化铁和 其它硫化夹杂物 （mns、ces）的 形式存在于铸铁 中，并分布于晶 界上 稳定渗碳体；降 低碳在液态铸铁 中的溶解度，阻 止石墨化 硫化铁熔点低、且质软而脆，能降低铸铁强度，促 进铸铁收缩，并引起铸铁过硬和裂纹形成；硫化锰 熔点高、且以颗粒状分布，对铸铁强度无多大影响 ，但使铁液变稠，流动性较差；硫低于0.05%时，石 墨形态差，孕育效果差；灰铁中硫提高除了改善切 削加工性能外，还能改善石墨形态，使石墨长度变 短，末端变钝，形态变得弯曲，同时还能改善并细 化共晶团 第 2 页，共 5 页 化化学学成成分分中中各各元元素素在在铸铸铁铁中中的的作作用用 名 称 符 号 原子 序数 晶型 相对原 子质量 密度 g/ 熔点 沸点 比热容 j/(g) 溶解热 j/g 在铸铁中形 态 对石墨化作用在铸铁中的主要作用 铜铜cu29面心六方63.58.96103825800.386212.52 铜在超过它的固 溶度极限时，常 以显微质点或超 显微质点分布于 铸铁中 促进石墨化，能 力相当于si的 1/101/5 使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，既能 降低白口倾向又能促进珠光体的形成，对断面敏感 性有有利影响；具有强化铁素体和珠光体的倾向， 因此能增加铸铁的强度；可提高铸铁的耐磨性以及 减震性（白口铸铁、冷硬铸铁除外）；铜可增加铁 液流动性，并显著改善其可铸性 铬铬cr24 体心立方cr/ 密集六角cr 527.19190326420.462403.2 形成复杂的铁铬 碳化物，此化合 物常以块状或珠 光体的一个组成 部分的形式出现 ，即使在很高温 度下也很稳定 强烈稳定碳化物 ，阻碍石墨化 加入0.5%左右的铬，能细化石墨，增加珠光体数量 ，提高强度、硬度、白口宽度、耐热性和耐磨性， 但降低了加工性；超过0.8%时，就出现了游离碳化 物，碳化物随着铬的增加而增加，同时断口变白， 硬度增加，耐热性、耐磨性和耐蚀性也提高，但强 度降低，加工性变差 钼钼mo42体心立方9610.22262548000.2772 293.16 以钼为合金元素 时，磷的质量分 数应尽量低于 0.2%，因为高于 铸铁溶解度的磷 要与钼形成复杂 的四元共晶，大 约1份磷要消耗 1.3份钼。 中等稳定碳化物 ，阻碍石墨化 钼使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，钼 含量1%时，能细化珠光体，增加珠光体含量，同时 强化珠光体中的铁素体，因而能有效地提高铸铁的 强度、硬度以及耐磨性，最突出的是显著提高铸铁 的冲击韧性和改善铸铁断面的均匀性，并在较高硬 度下仍有较高的强度和韧性；钼的质量分数增加到 1.5%时，部分珠光体转化受阻，形成珠光体加针状 组织的混合基体；钼的质量分数增加到2%时，90%的 基体为针状基体，同时出现某些细小的渗碳体。 钨钨w74 体心立方w、 复杂立方w 183.919.3338059000.143184.8 少部分溶于铁的 固溶体，大部分 溶于渗碳体形成 置换式渗碳体， 当含量超过一定 限度时则形成一 种特殊的碳化物 中等稳定碳化物 ，阻碍石墨化 促进奥氏体转变为贝氏体或马氏体，增高 硬度，提高耐磨性和抗磨性，常用于制造 活塞环和杂质泵等铸件。 第 3 页，共 5 页 化化学学成成分分中中各各元元素素在在铸铸铁铁中中的的作作用用 名 称 符 号 原子 序数 晶型 相对原 子质量 密度 g/ 熔点 沸点 比热容 j/(g) 溶解热 j/g 在铸铁中形 态 对石墨化作用在铸铁中的主要作用 镍镍ni28面心立方58.78.9145327320.441309.96 镍溶于固溶体 中，降低碳的 溶解度，有助 于碳化物分解 ，并降低铸铁 白口层深度和 消除碳化物硬 点 促进石墨化，石 墨化能力相当于 硅的1/4-1/2 镍能减少白口形成倾向，而不导致石墨粗化和强度 降低。当加入0.1-1%的少量镍时，能细化晶粒和石 墨尺寸；当加入超过1%时，需降低硅的含量，既可 获得高的强度又不至于造成硬而不易加工的边缘。 镍主要对基体发生影响，低于3.6%时为细珠光体型 铸铁；3-8%时为马氏体型铸铁；高于10%时为奥氏 体型铸铁。单独加镍，特别是镍的加入量在1.5%以 下时，一般不会获得应有效果，因此实际应用中， 镍常同其他合金联合加入。 钛钛ti22密集六角47.94.51167735300.521436.8 促进石墨化，但 在含量较高时又 起阻碍石墨化的 作用 钛对氧和氮都有极强的亲和力，能起脱氧和净化的 作用，因而可提高铸铁的抗拉强度和抗弯强度，并 改善铸铁的流动性。钛在灰铁中对减少白口层和硬 点方面有显著影响，因而可明显改善加工性能。钛 亦是强烈形成碳化物的元素，一般以tic形式存在， 有极高硬度，通常以细小的颗粒状存在于铸铁中， 可有效提高铸铁耐磨性。钛含量超过0.1%时，可提 高铸铁耐蚀性。 钒钒v23体心立方50.96.1191034000.533 形成几种稳 定碳化物（ vc、v2c、v4c 3） 强烈稳定碳化物 ，阻碍石墨化 倾向于促进形成和保持铸铁基体中的珠光体和索氏 体，从而提高铸铁强度、硬度和耐磨性。能细化石 墨，并促进石墨均匀分布，从而改善了断面敏感性 。能增加珠光体和索氏体的高温稳定性，从而提高 铸铁耐热性。 硼硼b5正交10.82.34230036751.298 在奥氏体中最大 溶解度为0.018% 超过它的固溶度 极限时，常以硼 碳化物质点分布 于铸铁中 强烈稳定碳化物 ，阻碍石墨化 硼含量低于0.08%时，对石墨影响不大，因而抗拉强 度、抗弯强度和挠度几乎没什么变化，而硬度和耐 磨性则随硼的含量增加而增加；硼的含量高于0.08% 时，石墨将变直变粗，力学性能变坏，因此在配置 硼铸铁时其含量通常控制在0.02-0.06%。为了充分 发挥硼在铸铁中作用，通常还可附加磷，磷含量0.2- 0.4%，硼含量0.02-0.06%。 第 4 页，共 5 页 化化学学成成分分中中各各元元素素在在铸铸铁铁中中的的作作用用 名 称 符 号 原子 序数 晶型 相对原 子质量 密度 g/ 熔点 沸点 比热容 j/(g) 溶解热 j/g 在铸铁中形 态 对石墨化作用在铸铁中的主要作用 铝铝al13面心立方272.796025000.903397.32 促进石墨化，对 石墨化作用随含 量的不同而不同 铁液中加入铝，促使石墨析出漂浮，恶化铸造性能 和力学性能，因此要相应降低碳硅含量。铝含量5% 左右的铸铁基体为珠光体加铁素体加石墨，有时有 少量的铝铁化合物；含量高于5%基体为单一铁素体 加少量石墨，出现铁碳铝化合物，质硬脆。铝提高 相变温度，高温下形成比si2o更致密的al2o3层下氧 化膜，因而具有高的抗氧化性和耐热性。在灰铁250 中，铝含量超过0.015%，就容易出现气孔缺陷。 锡锡sn50四方11.877.323226900.22760.9 稳定碳化物，阻 碍石墨化 锡0.1%以下时，能增加灰铁、球铁和蠕铁的珠光体 数量，并提高力学性能；锡0.1%以上时，会在晶界 上析出锡和铁的化合物，引起脆性，降低上述铸铁 的冲击韧性，此外，还会出现反球化作用。在制取 铁素体球铁时，锡被认为是一种干扰元素。 锑锑sb51菱形121.86.6863114400.206160.86 强烈稳定碳化物 ，阻碍石墨化 锑含量0.01%即能强烈阻止液态析出石墨，随着锑含 量增加，基体组织中珠光体含量亦增加，石墨尺寸 逐渐变小，石墨数量也减少，能提高基体和磷共晶 硬度，显著提高铸铁耐磨性。锑耐磨铸铁0.03- 0.07%。 铋铋bi83菱形2099.827114200.1221092 强烈阻碍铸态石 墨化而促进白口 的元素 铋加入铁液中产生三氧化铋的黄色烟雾起脱氧作用 ，它在液态铁液和固态铁液中的溶解度均极低，其 超出部分以晶界夹杂物留于铸铁中。铋含量0.01%就 能起到强烈阻碍铸态石墨化，促进白口，细化晶粒 ；0.05%以上时，将对固态石墨化起到阻碍作用；超 过0.1%，将阻碍固态石墨化进行。 铅铅pb82面心立方207.2 11.3432717500.1326.46 强烈阻碍石墨球 形成的元素 少量铅即可在铸铁中形成长而尖的枝晶状石墨，因 而降低了铸铁的强度。在制取灰铁时，铅含量应控 制在0.003%以下。在制取球铁时，铅应控制在 0.002%以下，但据有关报导，在制取大断面球铁时 ，加入0.003%的铅，能消除碎块状石墨，获得全部 球化。 第 5 页，共 5 页 化