合金元素对铸铁的影响
ht250铸铁化学成分标准
ht250铸铁化学成分标准
HT250是一种常见的铸铁材料,其化学成分标准通常包括以下几个方面:
1. 碳含量,HT250铸铁的碳含量一般在
2.7%到
3.6%之间,这个范围内的碳含量可以确保铸铁具有良好的铸造性能和机械性能。
2. 硅含量,硅是铸铁中的重要合金元素,可以提高铸铁的流动性和抗压强度。
HT250铸铁的硅含量通常在1.8%到2.8%之间。
3. 锰含量,锰是一种强化元素,可以提高铸铁的强度和硬度。
HT250铸铁的锰含量一般在0.6%到0.9%之间。
4. 硫含量和磷含量,硫和磷是有害杂质,会对铸铁的性能产生负面影响。
因此,HT250铸铁的硫含量和磷含量需要严格控制在一定范围内,一般硫含量不超过0.15%,磷含量不超过0.3%。
以上是HT250铸铁化学成分的一般标准,不同的国家和地区可能会有所不同,具体的化学成分标准还需参考当地的标准和规定。
同时,在实际生产中,根据具体的使用要求和工艺要求,化学成分可能会有所调整。
铸造中合金元素分析
1、铸铁的基本元素有哪些?各自的作用如何—对组织性能的影响?答:铸铁的基本元素为:碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。
五大元素对铸铁组织性能的影响:(1)、碳本身就是构成石墨的元素,在铸铁中是促进石墨化元素。
但碳量过高,力学性能降低。
(2)、硅是强烈促进石墨化元素,但硅量过高,易使石墨粗大,力学性能降低,若含硅量过低;则易出现麻口或白口组织。
(3)、硫在铸铁中是有害元素,它以FeS的形式完全溶解于铁液中,并能降低碳在铁中的溶解度。
此外,硫在铸铁中还能恶化铸铁的铸造性能,当铁液中存在有大量硫化物时,就会降低铁液的流动性,补缩性能差,容易产生裂纹等缺陷。
因此,在灰铸铁中一般将含硫量限制在0.1-0.12%以下。
(4)、锰在铸铁中首先表现出抵消硫的一些有害作用上,因此铸铁中含有适量的锰是有益的。
通常锰的含量应控制在06-1.2%范围内。
(5)磷能增加铁水的流动性和提高铸铁的耐磨性,即铸铁的硬度随着含磷量的增加而增高,韧性则降低。
因此,普通灰铸铁中一般将含磷量限制在0.3%以下。
磷对铸铁的石墨化影响不大。
2、铸造碳钢的基本元素有哪些?各自的作用如何?答:碳钢的基本元素有:碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。
铸造碳钢是熔模铸造生产中应用极为广泛的材料。
碳钢的主要元素是碳,其含量为0.12-0.62%。
改变含碳量可在很大程度上改变钢的机械性能。
此外,钢中含有硅、锰、磷、硫四大元素,硅、锰有脱氧和去硫作用,但且含量变化不大,对性能的影响也不大。
磷、硫在钢中均为有害元素,并在不同质量要求的钢中均有一定的限制。
磷和硫在钢中含量越少越好。
3、铸造合金钢常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么?答:(1)含碳量越高,钢的硬度越高,耐磨性越好,但塑性及韧性越差。
(2)硫是钢中有害元素,含硫量较多的钢在热压力加工时容易脆裂,这种现象通常称为“热脆”。
(3)磷能提高钢的强度,但使钢的塑性及韧性明显下降,特别在低温时影响更为严重,这种现象通常称为“冷脆”。
灰铸铁件常用合金元素及其作用
常见微量元素
锡、锑、锌等元素在含量很低的情况下,就能显著 形象铁液的特性〔如黏度、外表张力等〕以及凝固 后的组织特点〔如基体和石墨〕。它们对铸铁组织 的影响有二重性,有有害的一面,也有可利用的一 面。
Sn
在灰铸铁中,锡是很好的稳定珠光体的元素。锡能 阻碍奥氏体中的碳向石墨扩散,从而使珠光体增多。 当锡的参加量过多时就会使铸件脆化,冲击韧度下 降。锡的参加量一般控制在0.04%-0.1%。
料时,将增碳剂置于废钢上参加。需注意的是,增 碳剂会附着在炉衬外表而烧损,所以应防止增碳剂 直接接触炉衬。
Si
硅是促进石墨化的元素。它降低碳在铁液中和奥氏 体的溶解度,从而促使其析出。硅对铸铁有固溶强 化的作用,但它同时使石墨粗大并且促进铁素体的 产生,因此总体上降低了铸铁的强度。
随着硅含量的增加,铸铁的石墨化程度逐渐提高, 珠光体数量减少,而铁素体增多。反之,假设硅含 量过低,那么可能出现白口或麻口组织。
S
硫在铸铁中是有害元素。硫能完全溶于铁液,并增 强Fe-C原子间的结合力,因此是阻碍石墨化的元素。
此外硫还恶化铸铁的铸造性能,降低流动性,增大 裂纹倾向等。但是少量的硫可以促进石墨生核并细 化晶粒。因此灰铁件中硫的含量最好控制在 0.06%-0.08%。
以上五种元素广泛应用于所有灰铸铁件,除某些特 种用途的铸铁件外,硫、磷均被视为有害元素,需 要严格控制含量。
碳体硬度很高而塑性和冲击韧性几乎为零,脆性极 大,是铸铁件的强化相。
灰铸铁中碳含量越高,强度越低。增加含碳量,可 使铸铁的石墨化程度增加,石墨变得粗大,基体中 珠光体含量减少,铁素体增加。
熔炼时,含碳量的控制主要通过加增碳剂和废钢来 控制。中频感应电炉通常增碳的方法是待炉料完全 熔化后,除去液面熔渣,然后利用铁液的卷动将它 卷入铁液内,8-12分钟完成增碳处理。也可在投
合金元素在高铬铸铁中的作用
C和Cr
Mo
Ni和Cu Mn Si V B
另一方面,铬碳比(质量比,下同)影响铸铁中M7C3型碳化物与总碳化物的相对数量。一般铬碳比大 于5就能获得大部分的M7C3型碳化物;同时铬碳比越高,铸铁的淬透性也越好,铬对淬透性的影响主要是 固溶在基体中的铬,基体中固溶的铬含量(质量分数)可用下式估算:
ɯ(Cr)=1.95×铬碳比-2.47
铜的作用与镍相同,但效果没有镍大,亦不溶于碳化物,完全溶于金属基体中,因此可以充分发挥 它提高淬透性的作用。但铜降低Ms温度,会造成较多的残留奥氏体,且铜在奥氏体中的溶解度也不高 (大约在2%左右),一般添加量在1.5%(质量分数)以下。
含镍、铜较高的高铬铸铁在热处理后常存在较多的奥氏体。这些残留奥氏体在磨损过程的反复冲击 应力作用下会产生相变,在磨损面表层产生压应力,最终导致表层材料的层片状剥落。残留奥氏体的数 量可采用改变淬火温度和保湿时间的方法(使之析出较多的二次碳化物)来降低。这是因为镍和铜全部溶 于奥氏体中,热处理不可能降低其含量,故降低奥氏体稳定性的唯一方法是尽可能减少奥氏体中的碳和 铬,但此时获得的马氏体中的碳含量较低,硬度也随之降低。
ɯ(CE)=4.40-0.054ɯ(Cr) 生产中一般采用亚共晶高铬铸铁,因此共晶点碳含量随铬含量的增加而下降,应在成分设计时引起 足够的重视。
钼元素具有明显的提高淬透性作用,特别在钼的质量分数较高(超过2%以上)时,作用更明显。钼元 素在各相中的分配是这样的:约有50%进入Mo2C中,约有25%进入M7C3型碳化物中,溶入基体的钼含量可 从下式估算:
溶入基体的钼含量(质量分数)=0.23×总的钼含量(质量分数)-0.029
略去常数项,基体中的钼含量大约占高铬铸铁中钼含量的23%左右,这部分能直接起到提高淬透性 的作用。钼对马氏体开始转变温度Ms影响不大。钼若能与铜、锰联合应用时,其提高淬透性的效果更好 。
cr元素在铸铁中的作用
cr元素在铸铁中的作用CR元素在铸铁中的作用铸铁是一种常用的铸造材料,具有良好的韧性、耐磨性和耐腐蚀性。
为了进一步提高铸铁的性能,常常会添加一些合金元素,其中CR 元素是一种常用的添加剂。
CR元素在铸铁中起着重要的作用,本文将详细介绍其作用机理。
CR元素可以提高铸铁的硬度和强度。
CR元素具有较高的硬度,能够与铸铁基体形成坚固的化合物,增加铸铁的硬度。
此外,CR元素还能够导致铸铁晶界的细化,增加晶界的强度,从而提高铸铁的整体强度。
因此,添加CR元素可以显著提高铸铁的耐磨性和抗拉强度。
CR元素可以提高铸铁的耐蚀性。
CR元素能够与铁基体形成致密的氧化物层,阻止氧和水的进一步侵蚀,从而提高铸铁的耐蚀性。
特别是在一些腐蚀性环境中,添加CR元素可以有效地防止铸铁的腐蚀和氧化,延长其使用寿命。
CR元素还能够提高铸铁的耐热性。
CR元素具有较高的熔点和热稳定性,能够在高温下稳定存在。
因此,在高温环境中,CR元素能够提高铸铁的耐热性,保持其结构和性能的稳定。
这对于一些高温工作条件下的铸铁零件非常重要。
CR元素还能够改善铸铁的加工性能。
CR元素能够减小铸铁的热处理敏感性,降低热处理过程中的形变和开裂的风险。
同时,CR元素还能够提高铸铁的切削性能,减少切削工具的磨损和切削力的消耗。
因此,添加CR元素可以提高铸铁的加工性能,降低生产成本。
CR元素在铸铁中起着重要的作用。
它能够提高铸铁的硬度、强度和耐蚀性,改善铸铁的耐热性和加工性能。
因此,在铸造铁件时,合理添加适量的CR元素,可以显著改善铸铁的性能,满足不同应用场景的需求。
同时,我们还需要注意CR元素的添加量,避免过量添加导致铸铁性能下降。
只有合理控制CR元素的含量,才能发挥其最佳的效果,提高铸铁的综合性能。
CR元素在铸铁中的作用不可忽视。
它能够提高铸铁的硬度、强度、耐蚀性、耐热性和加工性能,为铸铁赋予更多的优良特性。
通过合理添加和控制CR元素的含量,可以生产出更高品质的铸铁制品,满足不同工业领域的需求。
抗磨耐腐蚀铸铁a33材质成分
抗磨耐腐蚀铸铁a33材质成分抗磨耐腐蚀铸铁A33是一种常见的铸铁材料,具有较好的抗磨耐蚀性能,广泛应用于机械制造、汽车制造、船舶制造、冶金工业等领域。
抗磨耐腐蚀铸铁A33的成分主要包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)等元素。
其中,碳是铸铁的主要合金元素,其含量决定了铸铁的硬度和强度。
通常,抗磨耐腐蚀铸铁A33的碳含量在2%至4%之间,高碳含量使铸铁硬度更高,但易产生脆性;低碳含量会降低铸铁的硬度,但有利于提高铸铁的韧性。
硅是铸铁的另一个重要元素,能够提高铸铁的热稳定性和耐腐蚀性,在合适的含量范围内能够改善铸铁的铸造性能。
通常,抗磨耐腐蚀铸铁A33的硅含量在1%至3%之间。
锰可提高铸铁的硬度和强度,并能够抑制铁碳化物的析出,提高铸铁的韧性和冲击韧性。
抗磨耐腐蚀铸铁A33的锰含量通常为0.6%至1.2%。
磷和硫是铸铁中的杂质元素,其含量通常尽量降低。
磷对铸铁的影响比较大,高磷含量会使铸铁脆化,受热影响区(HAZ)的冷脆性增加;硫的主要影响是加剧铸铁的脆性,降低铸铁的冲击韧性。
除了碳、硅、锰、磷和硫这些主要元素外,抗磨耐腐蚀铸铁A33中还可能含有少量的铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、铜(Cu)、钛(Ti)等合金元素。
这些合金元素的加入可以进一步改善铸铁的耐磨和耐蚀性能,提高铸铁的性能指标。
抗磨耐腐蚀铸铁A33的材质成分对于其性能具有重要影响。
合理控制成分的配比,通过熔炼制备工艺以及适当的热处理工艺,能够获得优良的抗磨耐蚀性能,从而满足不同领域中的特定使用需求。
总结来说,抗磨耐腐蚀铸铁A33的成分包括碳、硅、锰、磷和硫等元素,其中碳、硅、锰的含量较高,磷、硫等杂质元素的含量尽量降低。
此外,还可能加入少量的合金元素来改善铸铁的性能。
通过合理控制成分的比例和精细的制备工艺,可以获得抗磨耐腐蚀铸铁A33具备优异的性能特点,应用于各个领域中的不同工程项目。
各种元素对铸造的影响
各种元素对铸铁组织性能的影响1.C碳是铸铁的基本组元,在铸铁中的存在形式主要有两种,一种是以游离碳石墨的形式存在,另一种是以化合碳渗碳体的形式存在,也正是碳在铸铁中的这种存在形式可把铸铁分成许多类型可把铸铁分成许多类型,在灰铸铁中,碳的质量分数控制在 2.7%-3.8%的范围内,碳主要以片状石墨形式存在,高碳灰铸铁的金相组织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;低碳灰铸铁的金相组织为珠光体和细小的片状石墨,有较高的机械强度和硬度,但挠度较差。
由于灰铸铁的成分位于共晶点附近,因此具有良好的铸造性能。
对于亚共晶范围的灰铸铁,增加碳含量能提高流动性,反之,对于过共晶范围的灰铸铁,只有降低碳含量才能提高流动性。
在QT中含C 量高,析出的石墨数量多,石墨球数多,球径尺寸小,圆整度增加。
提高含C量可以减小缩松体积,减小缩松面积,使铸件致密。
但是含C量过高则降低缩松作用不明显,反而出现严重的石墨漂浮,且为保证球化所需要的残余Mg量要增多。
2.Si硅是铸铁的常存五元素之一,能减少碳在液态和固态铁中的溶解度,促进石墨的析出,因此是促进石墨化的元素,其作用为碳的1/3 左右,故增加硅量会增加石墨的数量,也会使石墨粗大;反之,减少硅量,会使石墨细小。
在灰铸铁中,硅的质量分数控制在 1.1%-2.7%的范围内,一般碳硅含量低可获得较高的机械强度和硬度,但流动性稍差;反之,碳硅含量高,流动性好,机械强度和硬度较低。
当薄壁铸件出现白口时,可提高碳硅含量使之变灰;当厚壁铸件出现粗大的石墨时,应适当降低碳硅含量,并达到提高机械强度和硬度的目的。
Si是Fe-C合金中能够封闭r区的元素,Si使共析点的含C 量降低。
Si提高共析转变温度,且在QT中使铁素体增加的作用比HT要大。
HT中 C、Si 都是强烈促进石墨化的元素。
提高碳当量促使石墨片变粗、数量增多,强度和硬度下降。
降低碳当量可以减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量,从而是提高灰铸铁力学性能常采取的措施。
各合金元素在铸铁中的具体作用
3、用量w(Cr)为0.15~30.0%
4、w(Cr)<1.0%,仍属灰铸铁(可能出现少量自由Fe3C),但力学性能及耐热性有所提高。铬量提高至2~3时,产生白口组织,Fe3C变成(FeCr)3C,即M3C型
5、铬含量高至10~30时,主要用作抗磨、耐热零件,高铬铸铁中的碳化物主要为(FeCr)7C,即M7C型
5、Mo能使C曲线右移,并有使之形成2个“鼻子”的作用,故容易获得贝氏体
W(钨)
1、属稳定碳化物元素,作用与钼相似,但较弱
2、能使C曲线右移,提高淬透性,但作用较钼弱
Mn(锰)
1、可分别溶入基体和碳化物中,既强化基体,又增加碳化物(FeMn)3C的弥散度和稳定性
2、降低A1温度促使形成细珠光体、索氏体、甚至马氏体
3、其碳化物、氮化物常以细颗粒(方形、多边形)存在于铸铁中,可提高耐磨性
4、有强化铁素体的效果
各合金元素在铸铁中的具体ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ用
合金元素
作用
Ni(镍)
1、溶入液体铁及奥氏体
2、共晶期间促进石墨化,其作用相当于Si的1/3
3、降低奥氏体转变温度,扩大奥氏体区,能细化并增加珠光体
4、w(Ni)<3.0%,珠光体型,可提高强度,主要用作结构材料;w(Ni)=3.0%~8%,马氏体型,主要用作抗磨材料;w(Ni)>12.0%,奥氏体型,主要用作耐腐蚀材料、无磁性材料等对石墨粗细影响较小
3、使C曲线右移,同时使Ms点下降
4、w(Mn)>7%时得奥氏体基体
V(钒)
1、强烈形成碳化物,能形成VC、V2C、V4C3等
2、能细化石墨,有促进形成珠光体的作用
各合金元素在铸铁中的具体作用
1、在奥氏体中的极限溶解量为w(Cu)=3.50[当碳w(C)=3.50%]
2、促进共晶阶段石墨化,其作用相当于Si的1/5
3、降低奥氏体转变临界温度,细化并增加珠光体
4、有弱的细化石墨作用
5、常用量w(Cu)<1.0%,
Cr(铬)
1、反石墨化作用属中强,如硅ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ石墨化作用为+1,则儿的反石墨化作用为-1,共析转变时稳定珠光体
2、铬是缩小γ区元素,w(Cr)=20.0%时,γ区消失
3、用量w(Cr)为0.15~30.0%
4、w(Cr)<1.0%,仍属灰铸铁(可能出现少量自由Fe3C),但力学性能及耐热性有所提高。铬量提高至2~3时,产生白口组织,Fe3C变成(FeCr)3C,即M3C型
5、铬含量高至10~30时,主要用作抗磨、耐热零件,高铬铸铁中的碳化物主要为(FeCr)7C,即M7C型
3、其碳化物、氮化物常以细颗粒(方形、多边形)存在于铸铁中,可提高耐磨性
4、有强化铁素体的效果
6、高铬时,由于形成铬氧化膜,防止或阻碍铸铁进一步氧化,可提高耐热性
Mo(钼)
1、w(Mo)<0.6%时,稳定碳化物的作用比较温和,主要作用在于细化珠光体,也能细化石墨
2、w(Mo)<0.8%时对铸铁的强化作用较大
3、用Mo合金化时,磷量一定要低,否则形成P-Mo四元共晶,增加脆性,
4、w(Mo)>1%,达到1.8~2时,可抑制珠光体的转变,而形成针状基体
5、Mo能使C曲线右移,并有使之形成2个“鼻子”的作用,故容易获得贝氏体
W(钨)
1、属稳定碳化物元素,作用与钼相似,但较弱
2、能使C曲线右移,提高淬透性,但作用较钼弱
合金球墨铸铁
合金球墨铸铁
合金球墨铸铁(Alloyed Ductile Iron),也称为合金球墨铸钢,是一种特殊类型的球墨铸铁,通过在铸铁中添加特定的合金元素来改变其特性。
相对于普通球墨铸铁,合金球墨铸铁具有更高的强度、抗磨损性和耐腐蚀性。
以下是合金球墨铸铁的一些特点:
1.合金元素添加:合金球墨铸铁通常会添加一些合金元素,
如铬、镍、钼等。
这些合金元素的添加可以改善球墨铸铁
的力学性能和耐蚀性能。
2.高强度和韧性:合金球墨铸铁具有较高的强度和韧性,使
其能够承受高载荷和冲击负荷。
3.良好的耐磨性:合金球墨铸铁的耐磨性能通常较好,适用
于需要抵御磨损和摩擦的应用。
4.耐腐蚀性:合金元素的添加使合金球墨铸铁具有较好的耐
腐蚀性能,适用于在恶劣环境下使用。
5.可加工性:合金球墨铸铁相对于其他材料具有较好的可加
工性,可以进行切削、钻孔、铣削和焊接等各种加工操作。
合金球墨铸铁在一些特定领域中得到广泛应用,如工程机械、汽车制造、石油化工、采矿和冶金等。
它提供了一种具有高强度、耐磨性和耐腐蚀性的材料选择,适用于在恶劣工作环境和高载荷下进行工作的应用。
合金元素对高Cr铸铁组织和性能的影响
研究 方 向 。本 文通 过讨 论 主要 合 金 元 素 在 高 C r 铸 铁 中 的 作 用, 为高 c r 铸铁成分设计的优化、 性 能 的改 善 提 供 参 考 。
1 高 Cr铸 铁 的 组 织 特 征
含铬 量 在 1 2 ~2 8 之 间的 白 口铸 铁 属 于 高铬 铸 铁 。与
c a s t i r on, a na l y z e t he r o l e of a l l o y i n g e l e me n t s i n hi g h c hr o mi um c a s t i r o n a nd t he e f f e c t s o f t he s e a l l oy i n g e l e me n t s o n mi c r o s t r u c t u r e a nd pr o pe r t i e s of hi gh c h r om i u m c a s t i r o n, a n d f i na l l y p oi n t
U 刖 舌
中, 连续 程 度 较 普 通 白 口铁 大 为 降 低 , 对 基 体 的分 割 作 用 减 小, 且此 种 碳 化 物 具 有 很 高 的 硬 度 , 显微 硬 度 达 到 1 2 0 0 ~ 1 6 0 0 HV E , 保 证 了高 铬 铸 铁具 有 高 的硬 度 和 耐 磨 性 , 其 基 体 组 成体 有 铁 素体 、 珠光体 、 奥氏体、 马 氏 体 等 。其 中 , 马 氏体 硬 度 最高 , 磨 料 磨 损抗 力 也 最好 , 故 一 般 情 况 下 希 望 基 体 组 织 为 马 氏体 , 但 在 一 些承 受 高 应力 冲击 磨 损 或腐 蚀磨 损 的 场 合 , 马 氏 体 + 贝 氏体 + 奥 氏体 的复 相 组织 或 奥 氏体 基 体 的 高铬 铸 铁
影响灰铸铁材料性能的因素有哪些
影响灰铸铁材料性能的因素有哪些1、碳当量对材料性能的影响决定灰铸铁性能的主要因素为石墨形态和金属基体的性能。
当碳当量较高时,石墨的数量增加,在孕育条件不好或有微量有害元素时,石墨形态恶化。
这样的石墨使金属基体够承受负荷的有效面积减少,而且在承受负荷时产生应力集中现象,使金属基体的强度不能正常发挥,从而降低铸铁的强度。
在材料中珠光体具有好的强度、硬度,而铁素体则质地较软而且强度较低。
当随着C、Si的量提高,会使珠光体量减少铁素体量增加。
因此,碳当量的提高将在石墨形态和基体组织两方面影响铸铁件的抗拉强度和硬度。
在熔炼过程控制中,碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。
2、合金元素对材料性能的影响在灰铸铁中的合金元素主要指Mn、Cr、Cr、Sn、Mo等促进珠光体生成元素这些元素含量会直接影响珠光体的含量,同时由于合金元素的加入,在一定程度上得到细化,而且其中的铁素体由于有一定量的合金元素而得到固溶强化,使铸铁总有较高的强度性能。
在熔炼过程控制中,对合金元素的控制同样是重要的手段。
3、炉料配比对材料的影响过去我们一直坚持只要化学成分符合规范要求就应该能够获得符合标准机械性能材料的观点,而实际上这种观点所看到的只是常规化学成分,而忽略了一些合金元素和有害元素在其中所起的作用。
如生铁是Ti的主要来源,因此生铁使用量的多少会直接影响材料种钛的含量,对材料机械性能产生很大的影响。
同样,废钢是许多合金元素的来源,因此废钢用量对铸件机械性能的影响是非常直接的。
4、微量元素对材料性能的影响近年来,电炉已经基本取代了冲天炉,但是电炉熔炼丧失了冲天炉熔炼的一些优点,这样一些微量元素对铸铁的影响也就反映了出来。
由于冲天炉内的冶金反映非常强烈,炉料是处于氧化性很强的气氛中,有害微量元素绝大部分都被氧化,随炉渣一起排出,只有一少部分会残留在铁水中,一般不会对铸铁形成不利影响。
在冲天炉的熔炼过程中,焦炭中的氮和空气中的氮气在高温下,一部分分解后会以原子的形式融入铁水中,使得铁水中的氮含量相对很高。
各种元素对铸铁组织性能的影响
各种元素对铸铁组织性能的影响铸铁是一种重要的铁碳合金,通常含有2%至4%的碳。
不同元素的添加会对铸铁的组织性能产生影响,以下是各种元素对铸铁组织性能的影响:1.碳(C):碳是铸铁最主要的合金元素,会显著影响铸铁的组织和性能。
增加碳含量可以提高铸铁的脆性和硬度,但会降低其延展性和韧性。
2.硅(Si):硅是一种强化元素,可以提高铸铁的强度和硬度。
适量的硅含量也可以提高铸铁的耐磨性和耐蚀性。
然而,过量的硅会导致晶体生长,使铸铁易于开裂。
3.锰(Mn):锰可以提高铸铁的强度和硬度,同时还有助于抑制碳的析出,提高铸铁的韧性。
合适的锰含量有助于改善铸铁的高温性能。
4.磷(P):磷可以增加铸铁的流动性和液相温度,有助于减小铸铁的热收缩。
然而,过量的磷会降低铸铁的韧性和强度。
5.硫(S):硫可以改善铸铁的切削性能和润滑性。
适量的硫可以提高铸铁的耐磨性和切削性能,但过量的硫会导致铸铁变脆。
6.镍(Ni):镍可以提高铸铁的韧性和强度,并增加其抗冲击性能。
含镍的铸铁具有良好的耐腐蚀性和高温稳定性。
7.钼(Mo):钼可以提高铸铁的硬度、强度和耐磨性。
钼的添加还可以改善铸铁的高温强度和韧性。
8.铬(Cr):铬可以提高铸铁的耐磨性、耐蚀性和高温强度。
含铬的铸铁具有良好的耐磨性和耐热性。
9.钒(V):钒可以提高铸铁的高温强度和硬度,同时还具有抗疲劳和抗磨损的特性。
10.钛(Ti):钛可以提高铸铁的强度、硬度和耐磨性。
含钛的铸铁还具有很好的耐腐蚀性。
总的来说,不同元素的添加会对铸铁的组织和性能产生不同程度的影响。
合理调控元素含量可以改善铸铁的性能,并使其适应不同的应用场合。
然而,过量的元素含量会导致铸铁的性能恶化,因此在合金设计过程中需要进行合理的组成设计。
合金元素在灰铸铁中的作用
元素 含量 (%) 使用性能 组织 力学性能 耐磨性 耐热性 耐蚀性 可切削性 工艺性能 铸造性能
促进石墨化,消 0.5~2.0 常与Cr、 Ni Cu、Mo 合用 除白口和游离渗 提高强度、硬 度、冲击韧度 优于同硬度和强度的 非合金铸铁 减少缩松,提高铸件致密性。 断面壁厚差大时尤有效
0.2~1.0 常与Cu、 Cr Mo、Ni 合用 促成碳化物;细 化石墨;细化且 稳定珠光体;促 成白口
提高强度、硬 度;Cr约>0.5 %,降低塑性、 韧性
显著提
高,与 提高。铬 提高。铬越 多越显著 Cr>1.0,降低流动性;增加 收缩,增大白口
Cu、Mo、 越多越显 Ni合用更 好 著
降低。少量影响不大
合金元素在灰铸铁中的作用
含量
使用性能
组织 力学性能 耐磨性 耐热性 耐蚀性 可切削性
工艺性能
铸造性能
元素
(%)
微量,促进石墨化, 0.05~ Ti 0.15常 与V合 加 细化石墨和晶粒;
脱氧、净化和孕 育作用大于合金 化作用,适量Ti, 提高强度 提高 提高抗生长 性 提高耐 少量Ti,改善可切 酸性 削性 改善流动性
减少白口和硬点;
过量,形成D型石墨 TiC、TiCN 细化但减铸铁中形成复合 共晶,硬度HV> 1000
提高强度,降低 塑性、冲击韧度
提高
影响不大
降低
脱氧、去硫;增大白口 倾向
减少或消除铁素体, 显著提高强度、 Sn 0.04~ 0.10 稳定且细化珠光体; 硬度。碳当量高 改善断面均匀性 时,效果好 提高 提高 改善 改善 Sn0.05~0.1%,保持铸 造性能良好
减少或消除铁素体,
Sb 0.03~ 0.08 强促成、稳定细化 珠光体 提高强度、硬度 提高
钢材中的合金元素含量对其性能的影响
钢材中的合金元素含量对其性能的影响钢材中的合金与杂质含量对其性能的影响一、对钢材一般性能的影响1、碳(C):钢中含碳量增加,屈服点和抗拉强度升高,但塑性和冲击性降低,当碳量0.23%超过时,钢的焊接性能变坏,因此用于焊接的低合金结构钢,含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力,在露天料场的高碳钢就易锈蚀;此外,碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
2、硅(Si):在炼钢过程中加硅作为还原剂和脱氧剂,所以镇静钢含有0.15-0.30%的硅。
如果钢中含硅量超过0.50-0.60%,硅就算合金元素。
硅能显著提高钢的弹性极限,屈服点和抗拉强度,故广泛用于作弹簧钢。
在调质结构钢中加入1.0-1.2%的硅,强度可提高15-20%。
硅和钼、钨、铬等结合,有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用,可制造耐热钢。
含硅1-4%的低碳钢,具有极高的导磁率,用于电器工业做矽钢片。
硅量增加,会降低钢的焊接性能。
优点:(1)提高钢中固溶体的强度和冷加工硬化程度使钢的韧性和塑性降低。
(2) 硅能显著地提高钢的弹性极限、屈服极限和屈强比,这是一般弹簧钢。
(3)耐腐蚀性。
硅的质量分数为15%- 20%的高硅铸铁,是很好的耐酸材料。
含有硅的钢在氧化气氛中加热时,表面也将形成一层SiO2 薄膜,从而提高钢在高温时的抗氧化性。
缺点:使钢的焊接性能恶化。
3、锰(Mn):在炼钢过程中,锰是良好的脱氧剂和脱硫剂,一般钢中含锰0.30-0.50%。
在碳素钢中加入0.70%以上时就算“锰钢”,较一般钢量的钢不但有足够的韧性,且有较高的强度和硬度,提高钢的淬性,改善钢的热加工性能,如16Mn钢比A3屈服点高40%。
含锰11-14%的钢有极高的耐磨性,用于挖土机铲斗,球磨机衬板等。
锰量增高,减弱钢的抗腐蚀能力,降低焊接性能。
优点:(1)锰提高钢的淬透性。
(2)锰对提高低碳和中碳珠光体钢的强度有显著的作用。
(3)锰对钢的高温瞬时强度有所提高。
缺点:①含锰较高时,有较明显的回火脆性现象;②锰有促进晶粒长大的作用,因此锰钢对过热较敏感,在热处理工艺上必须注意。
合金元素与铁和碳的相互作用
合金元素与铁和碳的相互作用合金是由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素混合而成的材料。
其中,合金元素与铁和碳之间的相互作用在冶金工业中具有重要意义。
本文将详细介绍合金元素与铁和碳的相互作用以及其在不同合金中的应用。
首先,我们来讨论铁和合金元素的相互作用。
通常情况下,合金元素都会改变铁的晶格结构和性质。
比如,添加铬可以形成铬铁合金,改变了铁的晶格结构,提高了耐腐蚀性和抗磨损性;添加钼可以形成钼铁合金,提高了铁的硬度和耐热性;添加镍可以形成镍铁合金,提高了铁的耐腐蚀性和磁性。
此外,还可以通过掺杂其他金属元素,如钴、钒等,来改变铁的性质。
这些合金元素与铁的相互作用不仅能够改善铁的性能,还使其在应用领域中有更广泛的用途。
其次,我们来讨论碳与铁的相互作用。
铁碳合金是最常见的合金,主要包括低碳钢、中碳钢和高碳钢。
碳可以在铁的晶格中形成固溶体,提高了合金的硬度和强度。
碳含量较低的钢易于冷加工,而碳含量较高的钢则具有更高的强度和耐磨性。
此外,碳的存在还可以改变铁的磁性,使得铁变为基于碳的磁体,例如磁铁。
接下来,我们将讨论一些常见的铁合金。
不锈钢是最常见的铁合金之一,主要由铁、铬和镍等元素构成。
铬和镍在不锈钢中起到抵抗腐蚀的作用。
另一个常见的铁合金是铸铁,具有很高的炭素含量,通常超过了2%。
这使得铸铁比钢更脆,但也更耐磨。
还有一些其他常见的铁合金,如合金铝、合金钴、合金钠等,在航空航天、汽车制造和电子行业中有重要应用。
最后,我们来思考合金元素与铁和碳的相互作用在实际应用中的意义。
通过选择适当的合金元素,可以改变铁和碳的性质,使其适应不同的应用需求。
比如,添加合金元素可以提高材料的硬度、耐蚀性、耐热性等性能,这在航空航天和汽车制造等领域有重要应用。
此外,合金元素的添加还可以改变材料的磁性和电导率等物理性质,这在电子行业中有重要应用。
合金元素与铁和碳的相互作用在冶金工业中有着广泛的应用价值。
总结起来,合金元素与铁和碳之间有着复杂的相互作用。
球墨铸铁的化学成分及其对性能的影响
球墨铸铁的化学成分及其对性能的影响(一)球墨铸铁的化学成分主要包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)五种元素。
对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件,还包括少量的合金元素。
为保证石墨球化,球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。
以下就球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响做详细的阐述:1.碳的作用和影响:碳是球墨铸铁的基本元素,碳高有助于石墨化。
由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到最低程度,球墨铸铁的含碳量一般较高,在3.5~3.9%之间,碳当量在4.1~4.7%之间。
铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限;反之,取下限。
将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性,对于球墨铸铁而言,碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。
但是,碳含量过高,会引起石墨漂浮。
2.硅的作用和影响在球墨铸铁中,硅是第二个有重要影响的元素,它不仅可以有效地减小白口倾向,增加铁素体量,而且具有细化共晶团,提高石墨球圆整度的作用。
但是,硅提高铸铁的韧脆性转变温度,降低冲击韧性,因此硅含量不宜过高,尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时,更需要严格控制硅的含量。
3.硫的作用和影响硫是一种反球化元素,它与镁、稀土等球化元素有很强的亲合力,硫的存在会大量消耗铁液中的球化元素,形成镁和稀土的硫化物,引起夹渣、气孔等铸造缺陷。
球墨铸铁中硫的含量一般要求小于0.06%。
4.磷的作用和影响磷是一种有害元素。
它在铸铁中溶解度极低,当其含量小于0.05%时,固溶于基体中,对力学性能几乎没有影响。
当含量大于0.05%时,磷极易偏析于共晶团边界,形成二元、三元或复合磷共晶,降低铸铁的韧性。
磷提高铸铁的韧脆性转变温度,当含磷量增加时,韧脆性转变温度就会提高。
5.锰的作用和影响球墨铸铁中锰的作用就主要表现在增加珠光体的稳定性,帮助形成炭化锰、炭化铁。
这些碳化物偏析于晶界,对球墨铸铁的韧性影响很大。
【最新精选】合金元素对铁碳双重相图的影响
合金元素对铁碳双重相图的影响铸铁中除碳以外,还含有一定的硅、锰等合金元素,它们对铁碳双重相图的影响各不相同。
因而,在分析铸铁的实际结晶过程及组织时,还必须考虑各元素对相图中各临界点的影响。
元素对铁碳相图的影响注:1.“+”代表增加、提高、促进;“-”代表减少、降低、阻碍。
2. 数字代表加入1%合金是的波动值。
根据各元素对共晶点实际碳量的影响,将这些元素的量折算成碳量的增减,称为碳当量,以CE表示,为简化计算,一般只考虑Si、P的影响、有CE = C + 1\3(Si+P)将CE值和C‘点碳量(4.26%)相比,即可判断某一具体成分的铸铁偏离共晶点的程度,如CE >4.26%,则为过共晶点成分;CE <4.26%,为亚共晶成分;CE=4.26%,则为共晶成分。
铸铁偏离共晶点的程度还可用铸铁的实际含碳量与共晶点的实际含碳量的比值来表示,这个比值称为共晶度,以Sc表示。
Sc = C\Cc’ = C \4.26% - 1\3(Si+p)式中 C —铸铁中实际含碳量,%;Cc‘—铸铁共晶点(稳定态)的实际含碳量,%;4.26% —Fe-C合金稳定态共晶点含碳量的最新测定值,在生产中为简化计算,此值常采用4.3%;Si,P —铸铁中硅、磷含量,%。
Sc >1为过共晶成分,Sc=1为共晶成分,Sc<1则为亚共晶成分。
碳当量的高低和共晶度的大小,除通过衡量铸铁偏离共晶点的程度对凝固过程可作出判断外,还能间接推断出铸造性能的好坏以及石墨化能力的大小,因此是一个重要的参数。
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1.强化铁素体,提高钢的强度和硬度
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.提高钢在氧化腐蚀介质中的耐蚀范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.提高钢的耐热性,时耐热钢的主要合金元素
5.本身具有一定的耐蚀性,对一些还原性酸类有良好的耐蚀能力
Al
1.在炼钢中有良好的脱氧作用
2.细化钢的晶粒,提高钢的强度
3.提高钢的抗氧化性能,提高不锈钢对强氧化性酸类的耐蚀性能
Ti
Nb
1.细化钢的晶粒
2.在不锈钢中改善抗晶间腐蚀性能
B
1.强烈提高过冷奥氏体稳定性,强烈提高钢的淬透性
Cu
1.强化铁素体
Sb锑
1.强烈促进形成珠光体
2.0.002%~0.01%时,对球墨铸铁有使石墨球细化的作用,尤其对大断面球墨铸铁有效
3.其干扰球化的作用,可用稀土元素中和
4.灰铸铁中的加入量为0.02%,球墨铸铁中的适宜量为0.002%~0.010%
Bi铋
1.球墨铸铁中加铋能很有效的细化石墨球
2.大断面球墨铸铁中加铋能防止石墨畸变
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.提高钢的耐热性和高温强度
V
1.在低含量时(0.05%-0.10%),细化晶粒,提高韧性
2.高含量(大于0.20%)时,形成V4C3提高钢的热强性
Ni
1.提高钢的强度,而部降低其塑性
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.改善钢的低温韧性
4.扩大奥氏体区,时奥氏体化的有效元素
3.使C曲线右移,同时使Ms点下降
4.Mn>7%时得奥氏体基体
V钒
1.强烈形成碳化物,能形成VC、V2C、V4C3等
2.能细化石墨,又促进形成珠光体的作用
3.亦有增加珠光体高温稳定性的作用
4.因太贵,很少单独使用
Ti钛
1.亦能形成碳化物;与碳氮亲和力极强
2.V和Ti的碳化物都有极高的硬度(TiC为3200HV,VC为2800HV)
3.可能生成Fe3ZnC复合碳化物
合金元素对铸钢的影响
Mn
1.在低含量范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.稍稍改善钢的低温韧性
4.在高含量范围内,作为主要的奥氏体化元素
Si
1.强化铁素体,提高钢的强度和硬度
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的的淬透性
3.干扰球化的作用,可由稀土元素中和
Pb铅
1.少量铅可在灰铸铁中出现魏氏组织石墨,严重降低强度,因而认为铅对灰铸铁总是有害的
2.在球墨铸铁中,可加0.003%以消除大断面球墨铸铁中的厚片状石墨
3.其干扰球化作用,可由稀土元素中和
Zn锌
1.灰铸铁中加入0.3%能去氧,使氧量降低到原有量的1/3
2.能细化石墨,增加化合碳量,白口倾向有所增加,强度、硬度有提高趋势,加入量可在0.1%~0.3%
4.在高合金范围内,使钢具有对强氧化性酸类腐蚀介质的耐蚀能力
Mo
1.强化铁素体,提高钢的强度和硬度
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.提高钢的耐热性和高温强度
合金元素
在铸铁中的作用
Ni镍
1.溶于液态铁及奥氏体
2.共晶期间促进石墨化,其作用相当于1/3硅
3.降低奥氏体转变温度,扩大奥氏体区,能细化并增加珠光体
4.Ni<3.0%,珠光体型,可提高强度,主要用作结构材料;Ni3%--8%,马氏体型,主要用作耐磨材料;Ni>12%,奥氏体型,主要用作耐腐蚀材料,无磁性材料等
5.对石墨粗细影响较小
Cu铜
1.在奥氏体中的极限溶解量为3.5%(当碳为3.5)
2.促进共晶阶段石墨化,能力约为硅的1/5
3.降低奥氏体转变临界温度,能细化并增加珠光体
4.有弱的细化石墨作用
5.常用量<1.0%
Cr铬
1.反石墨化作用属中强,如硅的石墨化作用为+1,则铬的反石墨化作用为-1,共析转变时稳定珠光体
3.提高钢在氧化性腐蚀介质中的耐蚀性,提高耐热性
4.磁钢中的主要合金元素
Cr
1.在低合金范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性
2.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
3.提高钢的耐热性,是耐热钢的主要合金元素
4.在高合金范围内,使钢具有对强氧化性酸类等腐蚀介质的耐蚀能力
Mo
1.强化铁素体,提高钢的强度和硬度
2.铬时缩小奥氏体区的元素,Cr20%时,奥氏体区消失
3.用铬0.15—30%
4.Cr<1.0%,任属灰铸铁(可能出现少量自由渗碳体,但力学性能及耐热性有所提高。铬量提高至2.0%--3.0%时,得到白口组织,渗碳体变成(FeCr)3C型
5.铬含量高至10%——30%,主要用作抗磨,耐热零件,高铬铸铁中的碳化物主要为(FeCr)7C3,
5.Mo能使C曲线右移,并有使之形成2个“鼻子”的作用,故容易得贝氏体
W钨
1.属稳定碳化物元素,作用与钼相似,但较弱
2.能使C曲线右移,提高淬透性,但作用较钼弱
Mn锰
1.可分别溶于基体及碳化物中,既强化基体,又增加碳化物(FeMn)3C的弥散度和稳定性
2.降低A1温度,促使形成细珠光体、索氏体,甚至马氏体
6.高铬时,由于形成铬氧化膜,防止或阻碍铸铁的进一步氧化,可提高耐热性
Mo钼
1.Mo<0.6%时,稳定碳化物的作用比较温和,主要作用在细化珠光体,亦能细化石墨
2.Mo<0.8%时,对铸铁的强化作用较大
3.用钼合金时,磷量一定要低,否则形成P-Mo四元共晶,增加脆性
4.Mo>1.0%,达到1.8%-2.0%时可抑制珠光体的转变,而形成针状基体
3.其碳化物,氮化物常以细颗粒存在于铸铁中,可提高耐磨性
4.有强化铁素体的效果
5.
微量元素在铸铁中的作用
Sn锡
1.为增加珠光体含量而加入,一般用量<0.1%,可提高铸铁强度,>0.1%时有可能使铸铁出现脆性
2.>0.1%时,可出现反球化作用
3.共晶团边界易形成FeSn2的偏析化合物,因此有韧性要求时,应注意锡量的控制
2.产生析出强化作用
3.提高钢的耐蚀(特别是硫酸)性能
W
1.细化钢的晶粒
2.提高钢的淬透性
3.生成高热稳定碳化物和氮化物,提高钢的热强性
合金元素对铸钢的影响
Mn
5.在低含量范围内,对钢具有很大的强化作用,提高强度、硬度和耐磨性
6.降低钢的临界冷却速度,提高钢的淬透性
7.稍稍改善钢的低温性能
8.在高含量范围内,作为主要的奥氏体化元素