灰铸铁中各元素作用
灰铸铁中锰、硫的特性及作用
1.灰铸铁中锰、硫的特性及作用灰铸铁中的锰、硫是一对非常特殊的元素，由于锰、硫要形成MnS夹杂物，这就使得锰、硫的作用变得有些特殊。
⑴锰我们一直把锰作为一个合金化元素来用，认为加锰能提高灰铸铁的强度和硬度，这种观点很少有人怀疑过。
但是，通过试验却发现事实并非如此。
在碳硅量高，硫量也较高的前提下，加锰后灰铸铁的性能并没有提高，反而下降。
由于加锰反而使性能降低，因此，在碳硅量高、硫量也较高的情况下，w(Mn)控制在0.4%～0.5%的范围内有利于生产高强度灰铸铁。
⑵硫灰铸铁中的硫究竟是有利还是有害，对硫的认识经过了一个逐步提高的过程；从认为硫是有害元素，到灰铸铁中要加入一定量的硫来改善切削性能，改善孕育效果和石墨形态。
我们逐步认识了灰铸铁中硫在一定含量范围内是有利的，这个w(S)范围是0.08%～0.12%。
灰铁液中的硫过低是不利的：石墨形态差，孕育的效果也不好。
但对于这一点，仍有很多人认识不足。
当w(S)小于0.05%时，一定要进行增硫处理，否则，孕育效果差。
许多人已经知道灰铸铁中加硫会发改善切削性能，而除此之外，加硫还能提高灰铸铁的性能⑴改善石墨形态是提高切削性能的重要措施。
石墨是灰铸铁切削过程中裂纹扩展及断屑的重要因素，因此改善石墨形态是提高切削能最重要的措施。
冲天炉熔炼要做到高温熔炼，因为高温熔炼促进增碳的最好措施也能减少铁液氧化倾向。
因此热风冲天炉是必要的硬件条件；对于电炉熔炼，增碳工艺是最好的工艺，也是改善切削性能的最重要的措施。
⑵随流孕育很重要，但要适量，不能过量。
随流孕育也改善石墨形态的重要手段，而且建议使用进口的随流孕育剂，但是随流孕育不能过量。
我们很多人只看到随流孕育的好处，但是加入量太大，会增加铁素体的数量，提高材料的韧性，这对高速切削的断屑性能是不利的。
⑶合金化不能以加铜为主，要适当增加微小硬质点的数量。
这也是我们以前走过了弯路后得到的经验，对硬质点的过分担心缘于我们推理的错误，认为刀具一定要切过硬质点，而硬质点又是那么硬，所以要打刀。
铸铁的分类及用途
7、耐腐蚀铸 基体+片状
铁
或球状石墨
灰口
主要合金元素 Si、 Ni 含量高
化工工业中的各 种抗酸、碱、氯、 海水、盐等零件
体
白口（中锰铸 铁及冷硬铸 铁例外）
除五元素外，可加 入低、中、高量合
金元素
磨机磨球、衬板、 抛丸机叶片、电 厂灰渣泵零件、 磨煤机易损部
用
件、冷硬铸件等
途 铸
6、耐热铸铁
基体+片状 或球状石墨
铁
灰口
有 Si、Al、Cr 系（中 硅、高铝、中硅铝、
高铬等铸铁）
锅炉配件，石油 化工、冶金设备、 加热炉中的耐热
铸铁的分类及用途
类别
组织特征 断口特征
成分特征
用途
大量地应用于各
1、灰铸铁（普 通灰铸铁、高 强度灰铸铁）
基体&#器零件，如 P、S 五元素或外加 机床、内燃机、
少量合金元素 汽车、农用机械
等
1．普通五元素或 应用于受力复
工 程
2、球墨铸铁
基体+球状 石墨
灰口（银白色
外加不同量的 杂，强度、韧性、 合金元素 耐磨性要求较高
断口）
2．Mg 残≧0.03%、 的零件，如曲轴、
结
RE 残≧0.02% 齿轮、连杆等
构 件 用 铸
3、蠕墨铸铁
基体+蠕虫 状石墨（往往 伴有少量球
状石墨）
灰口（斑点状 断口）
同球墨铸铁，但 Mg残及 RE残量可稍
低
高强度零件，如 机床零件等，耐 热零件，如汽缸 盖，小型钢锭模， 发动机排气管等
铁
用于受冲击、振
4、可锻铸铁 （黑心）
生坯：珠光体 +莱氏体
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
灰铸铁中各元素作用
灰铸铁中各元素作用1碳、硅碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。
提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加，强度硬度下降。
相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能。
但是降低碳当量会导致铸造性能下降。
2、镭：铢本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在灰铸铁中具有稳定和细化珠光体作用，在Mn=0.5%〜1%范围内，增加锌量，有利于强度、硬度的提高。
3、磷：铸铁中含磷量超过0.02%,就有可能出现晶间磷共晶。
璘在奥氏体中的溶解度很小，铸铁凝固时，磷基本上都留在液体中。
共晶凝固接近完成时，共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成（Fe-2%、C・7%、P）。
此液相约在955℃凝固。
铸铁凝固时，相、倍、鸨和机都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。
铸铁中含磷量高时，除磷共晶本身的有害作用外，还会使金属基体中所含的合金元素减少，从而减弱合金元素的作用。
磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状，凝固收缩很难得到补给，铸件出现缩松的倾向较大。
4、硫：降低铁液流动性，增加铸件热裂倾向，是铸件中的有害元素。
很多人认为硫含量越低越好，实则不然，当硫含量≤0.05%时，此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰退的很快，常常在铸件中产生白口。
5、铜：铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素，主要原因是由于铜熔点低（1083°C）,易熔解，合金化效果好，铜的石墨化能力约为硅的1/5,因此能降低铸铁的白口倾向，同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体,因而增加铸铁的硬度及强度。
但是并非铜量越高越好,铜的适宜加入量为0.2%〜0.4%当大量地加铜时，同时又加入锡和铭的做法对切削性能是有害的，它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。
6、铭：珞的合金化效果是非常强烈的，主要是因为加倍使铁水白口倾向增大，铸件易收缩，产生废品。
灰铸铁200化学成分
灰铸铁200化学成分灰铸铁200是一种重要的工程材料，其化学成分决定了其性能和用途。
通常，它的化学成分包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）和铁（Fe）等元素。
碳是灰铸铁200的主要组成部分之一，其含量通常在2.5％-3.8％之间。
它的含量越高，表明灰铸铁200的硬度和脆性越高，而韧性和塑性则会降低。
另一方面，随着碳含量的降低，灰铸铁200会变得更加韧性，但硬度也会降低。
硅是其他重要的成分之一，其含量通常在1％-3％之间。
硅可以有效地改善灰铸铁200的硬度和耐磨性，并减少热膨胀系数。
此外，它还可以防止铸件在冷却时发生开裂现象。
锰是对灰铸铁200的机械性能具有重要影响的一种元素。
它的含量通常在0.3％-1％之间。
锰可以显著提高灰铸铁200的抗疲劳性能和可塑性，并增强其强度和硬度。
磷和硫是灰铸铁200的有害成分，其含量应尽量降低。
磷和硫的存在容易引起铸件表面出现气孔和裂纹，并且会降低灰铸铁200的机械性能和韧性。
除了以上几种主要成分外，灰铸铁200还可能包含一些微量元素，如铬、镍、钼等。
这些元素的存在可以进一步改善灰铸铁200的性能和腐蚀性能。
在生产灰铸铁200时，合理的化学成分控制非常重要。
无论是选择原材料，还是设计铸造工艺，都需要有针对性地控制化学成分，以保证其性能和质量。
此外，在使用灰铸铁200的过程中，也需要根据其化学成分和特性，采用合适的加工方法和工艺，以避免出现问题。
总之，灰铸铁200的化学成分对于其性能和用途具有重要意义。
对于生产者和使用者来说，了解灰铸铁200的化学成分和特性，将有助于提高其质量和性能，实现更加优质的制造和应用。
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。
各种少量-微量元素在铸铁中作用
通常很多元素在铸铁中的含量是很少的，但是会对组织和性能有很大的影响。
一些是工艺添加的，但还有一些是原材料中带入的。
这些元素中的一些元素对铸件是有益的，特别是在灰铁当中；但也有一些元素是非常有害的应该尽可能避免的。
以下表格列出了这些元素的通常来源、通常的含量范围及主要作用。
这些元素中的一些元素作为主要工艺添加元素不被包含在下列表格中。
Al铝铝脱氧废钢、孕育剂、铁合金、轻合金零部件、工艺添加最大 0.03 在薄壁铸件中超过0.005%的Al含量就会促进氢气孔的产生。
中和氮；促进渣的形成。
超过0.08%的含量就会对球型石墨不利。
可以被铈中和，同时有强烈的稳定石墨作用。
Sb锑废钢、搪瓷釉废料、轴承壳体、工艺添加最大0.02 强烈的珠光体和渗碳体促进作用。
在没有稀土元素中和的情况下，抑制球型石墨产生。
As砷生铁、废钢最大0.05 强烈的促进珠光体和碳化物，改善球型石墨形状。
Ba钡含钡孕育剂最大0.003 促进石墨形核和减少衰退，降低白口倾向和促进石墨形成。
Bi铋工艺添加，铸型涂料中含铋很少超过0.01 促进白口化和非预期石墨形态。
在含稀土元素（铈）的球体俄中能够增加石墨球数，过量的石墨球可能产生缩松问题。
B硼搪瓷釉废料、工艺添加硼铁最大0.01 超过5PPM促进铁素体形成，超过10PPM促进碳化物形成（特别在球铁中），超过20PPM促进可锻铸铁的回火效果。
Ca钙铁合金、球化剂、孕育剂最大0.01 提高球型石墨圆整度，改善石墨形核，减少白口倾向和促进石墨化。
Ce铈大部分镁合金或者以铈镧稀土合金或者其它稀土形式添加最大0.02 通常不在灰铁中使用，在球铁中主要是消除有害元素，改善石墨球圆整度。
在偏析的时候会对碳化物其稳定作用。
Cr铬合金钢、涂铬层、一些生铁、铬铁最大0.3 促进白口化和珠光体形成，增加强度。
球体中高于0.05%的含量形成碳化物偏析。
Co钴工具钢最大0.02 在铸铁中午显著影响Cu铜铜线、铜合金、废钢、工艺添加最大0.5 促进珠光体、改善强度、在球体中减少铁素体形成。
影响灰铸铁性能的因素
提高灰铁铸件机械性能的方法一、灰铸铁定义灰铸铁是指具有片状石墨的铸铁，因断裂时断口呈暗灰色，故称为灰铸铁。
主要成分是铁、碳、硅、锰、硫、磷，是应用最广的铸铁，其产量占铸铁总产量80%以上。
二、影响灰铸铁机械性能的因素对灰铸铁铸件机械性能和金相组织的影响主要有化学成分、铁水的孕育、炉料配比、铁水过热处理、高温铁水在炉内保温时间、铁液的冷却速度、铸件的开箱时间等因素都会对灰铁铸件机械性能产生影响。
三、影响机械性能的机理1、化学成分：（1）五大常规元素C、Si、Mn、P、S的影响：a、C、Si都是促进石墨化元素，CE=C+1/3（Si+P），石墨的强度极低，相对与铁来说可以看作没有，加上灰铸铁中石墨以片状形态存在，对基体的割裂作用很明显，所以提高CE促进石墨变粗，石墨数量增加，铸件的强度和硬度会下降；CE降低，石墨数量减少，会增加铸件白口倾向，石墨片细化，由于增加初析奥氏体枝晶，从而提高铸件的力学性能，但铸件的铸造性能会下降，铸件的断面敏感性增加，硬度增加。
b、Mn、S都是稳定碳化物、阻碍石墨化元素，Mn是扩大奥氏体区元素，提高铁液中的Mn含量可以有效的降低奥氏体转变温度，有利于珠光体的形成和稳定珠光体的作用，并且奥氏体在较低温度下转化为珠光体，所以减小了珠光体之间的间距，有细化珠光体的作用，故Mn可以提高灰铁铸件的抗拉强度。
两者同事存在时会生成MnS及S的化合物，呈粒状分布在基体中，成为石墨非自发性晶核，促进石墨的形成，如果Mn、S过量不但对改善铸件性能没有帮助，还会增加铸件夹渣的机率，从而降低铸件的机械性能。
c、P可以使共晶点左移，少量的P可以增加铸件的硬度，但由于P熔点低，铁液凝固是偏析到晶界，形成磷共晶，增加铸件的脆性，降低铸件的致命性。
（2）其他合金元素和微量元素的影响：a、Mn、Cu、Mo等元素都可以促进珠光体生成，细化珠光体，稳定珠光体的作用，故Mn、Cu、Mo也能提高灰铁铸件的强度。
b、Pb：在灰铸铁中，Pb含量过高会形成魏氏石墨，严重影响铸件的性能。
灰铸铁250的化学成分
灰铸铁250的化学成分灰铸铁250是一种常见的铸铁材料，其化学成分对于材料的性能和用途有着重要影响。
本文将从碳含量、硅含量、磷含量、锰含量、硫含量等几个方面来介绍灰铸铁250的化学成分。
1. 碳含量灰铸铁250的碳含量一般在2.9%至3.6%之间。
碳是灰铸铁的主要合金元素，对于灰铸铁的组织和性能有着重要影响。
适当的碳含量可以提高灰铸铁的硬度和强度，但过高的碳含量会使灰铸铁变脆。
因此，灰铸铁250的碳含量选择在适当范围内，可以保证材料具有较好的强度和韧性。
2. 硅含量灰铸铁250通常含有1.0%至3.0%的硅元素。
硅是灰铸铁的主要合金元素之一，对于改善铸铁的流动性和耐磨性有着重要作用。
适当的硅含量可以降低铸铁的熔点和收缩率，提高铸件的表面质量和细密度。
同时，硅还可以形成硅化物，增加铸铁的硬度和耐磨性。
3. 磷含量灰铸铁250的磷含量一般控制在0.1%至0.3%之间。
磷是灰铸铁中常见的杂质元素，对于灰铸铁的性能有着不利影响。
高磷含量会降低铸铁的塑性和韧性，使其易于产生脆性断裂。
因此，灰铸铁250中的磷含量需要进行严格控制，以保证材料的综合性能。
4. 锰含量灰铸铁250的锰含量一般在0.2%至0.6%之间。
锰是灰铸铁中的常见合金元素之一，对于提高铸铁的强度和韧性具有重要作用。
适量的锰可以稳定碳化物，细化铸铁的组织，使其具有更好的强度和韧性。
但过高的锰含量会导致铸铁的脆性增加，因此锰含量的选择需要在合理范围内进行。
5. 硫含量灰铸铁250中的硫含量一般控制在0.02%至0.08%之间。
硫是灰铸铁中的常见杂质元素，对于铸铁的性能有着不利影响。
高硫含量会降低铸铁的塑性和韧性，使其易于产生脆性断裂。
因此，灰铸铁250中的硫含量需要进行严格控制，以保证材料的综合性能。
灰铸铁250的化学成分包括碳、硅、磷、锰、硫等元素。
合理控制这些元素的含量可以使灰铸铁具有较好的强度、韧性、硬度和耐磨性。
灰铸铁250作为一种常见的铸铁材料，在各种机械零件、工程结构件等领域有着广泛的应用。
灰铸铁化学成分标准
灰铸铁化学成分标准
灰铸铁是一种铸造铁，其化学成分对于铸件的性能和用途具有重要影响。
灰铸
铁的化学成分标准通常包括碳含量、硅含量、磷含量、锰含量等指标。
下面将对灰铸铁的化学成分标准进行详细介绍。
首先，碳含量是影响灰铸铁性能的重要指标之一。
通常灰铸铁的碳含量在
2.7%~4.0%之间。
碳含量的增加可以提高铸件的硬度和强度，但会降低其韧性。
因此，在不同的使用要求下，可以通过控制碳含量来调整灰铸铁的性能。
其次，硅含量也是影响灰铸铁性能的重要因素。
硅是灰铸铁中的主要合金元素
之一，其含量通常在1.0%~3.0%之间。
适当的硅含量可以提高灰铸铁的流动性和耐磨性，但过高的硅含量会导致铸件产生气孔和疏松组织。
另外，磷和锰的含量也对灰铸铁的性能有一定影响。
磷的含量通常控制在0.1%以下，过高的磷含量会导致灰铸铁的脆性增加。
而锰的含量通常在0.3%~0.8%之间，适当的锰含量可以提高灰铸铁的强度和韧性。
总的来说，灰铸铁的化学成分标准对于铸件的性能和用途具有重要影响。
在生
产过程中，需要严格控制每种元素的含量，以确保灰铸铁具有良好的力学性能和耐磨性。
同时，也需要根据具体的使用要求，对化学成分进行合理的调整，以满足不同工况下的需求。
通过对灰铸铁的化学成分标准进行详细了解，可以更好地指导生产实践，提高
铸件的质量和性能。
同时，也有助于对灰铸铁材料的选用和应用进行合理的评估和选择。
希望本文能够对相关行业人士有所帮助，促进灰铸铁材料的合理应用和推广。
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
灰口铸铁的化学成分
灰口铸铁的化学成分主要包括碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S）等元素。
其中，碳是灰口铸铁中最主要的元素，其含量通常在2.5%～3.8%之间。
碳的含量对于灰口铸铁的硬度、强度、韧性等性能有着重要影响。
一般来说，碳含量越高，灰口铸铁的硬度和强度就越高，但韧性会降低。
因此，在不同的应用场合中，需要根据具体要求选择不同碳含量的灰口铸铁。
硅是灰口铸铁中的另一个重要元素，其含量通常在1.0%～3.0%之间。
硅的含量对于灰口铸铁的耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性等性能有着重要影响。
一般来说，硅含量越高，灰口铸铁的耐磨性和耐腐蚀性就越好，但热稳定性会降低。
因此，在不同的应用场合中，需要根据具体要求选择不同硅含量的灰口铸铁。
锰、磷、硫等元素也对灰口铸铁的性能有着一定的影响。
锰的含量可以提高灰口铸铁的强度和韧性，但过高的含量会降低铸件的可加工性。
磷的含量可以提高灰口铸铁的硬度和强度，但过高的含量会降低铸件的韧性和冲击韧性。
硫的含量可以提高灰口铸铁的切削性能，但过高的含量会降低铸件的韧性和冲击韧性。
灰口铸铁的化学成分对于其性能和用途具有重要影响。
在选择灰口铸铁时，需要根据具体的应用场合和要求，选择合适的化学成分。
同时，在生产过程中，需要严格控制化学
成分的含量，以确保铸件的质量和性能。
灰铸铁材料标准
灰铸铁材料标准灰铸铁是一种常见的铸造材料。
以下是灰铸铁材料的标准规定：1. 材料分类：灰铸铁根据其碳含量和微量合金元素含量可分为以下几类：- 灰铸铁：碳含量在2.7%至4.5%之间。
- 铬铸铁：含有适量的铬合金元素，以提高材料的耐腐蚀性能。
- 镍铸铁：含有适量的镍合金元素，以提高材料的强度和耐磨性能。
- 钒铸铁：含有适量的钒合金元素，以提高材料的热稳定性和耐磨性能。
2. 材料化学成分：灰铸铁的化学成分应符合以下要求：- 碳含量：2.7%至4.5%- 硅含量：1.0%至3.0%- 锰含量：0.5%至1.2%- 硫含量：不超过0.15%- 磷含量：不超过0.3%- 微量合金元素的含量应符合相应的标准要求。
3. 材料力学性能：灰铸铁的力学性能应符合以下要求：- 抗拉强度：不低于250MPa- 屈服强度：不低于150MPa- 延伸率：不低于1%- 硬度：根据材料的用途和要求，硬度可在BHN170至BHN250之间。
4. 材料显微组织：灰铸铁的显微组织应具有良好的铸造性能和力学性能：- 铸造时应尽量消除孔隙、夹杂物等缺陷。
- 铸件表面应平整，无裂纹和鳞皮。
- 显微组织应为铁素体和珠光体的混合体。
- 允许相应数量的石墨片存在，但不应过多。
5. 材料表面处理：为了提高灰铸铁的耐腐蚀性能和美观性，可以对其进行以下表面处理：- 镀锌：使用电镀或热浸镀等方法，在铸铁表面形成一层锌层，提高其耐腐蚀性能。
- 粉末涂层：使用喷涂或静电粉末涂层等方法，在铸铁表面形成一层保护层，提高其美观性和耐腐蚀性能。
以上是灰铸铁材料的一些标准规定，供参考使用。
具体标准应根据实际应用和相关行业标准进行确定。
铜Cu在灰铸铁中的作用及对铸铁性能的影响
铜Cu在灰铸铁中的作用及对铸铁性能的影响
铜Cu也是灰铸铁中最常用的合金元素之一。
尽管单独加入Cu也能提高灰铸铁分析仪器的强度,但其作用没有Cr明显[4]。
大多情况下,Cu常和合金元素Cr一起作用。
为此,在Cr含量为0.20%~0.25%的情况下,合适的Cu含量。
试验时,碳当量控制在3.95%~4.05%,Cr含量控制在0.20%~0.25%,采用60%的SiBa和40%的75SiFe两种孕育剂复合孕育,孕育剂的总加入量为4%。
当铜Cu含量小于0.4%时,随着铁水分析仪含Cu量的增加,抗拉强度显著增加。
当含Cu量达到0.4%时,这种增加的趋势明显缓和。
而当含Cr量超过0.5%后,进一步增加铁水的含Cu量,抗拉强度变化很小。
此外,铁水中含Cu量的变化对白口宽度几乎没有影响。
铜合金分析仪器Cu加入到铁水中主要产生两方面的作用。
一方面Cu也是一种稳定珠光体的元素,因此Cu的加入,可起到增加和稳定基体中的珠光体组织的作用;另一方面,Cu又是一种促进石墨化的元素,可抵消Cr元素的增大白口的不利影响,有利于保证铁水的铸造工艺性能。
可见,在灰铸铁的含Cr量为0.2%~0.25%的情况下,应加入0.4%~0.5%的含金元素铜Cu。
灰铸铁的组织和几种合金元素的影响
灰铸铁的组织和几种合金元素的影响（二）■ 中国铸造协会李传栻二．灰铸铁中常用的合金元素灰铸铁中所加的合金元素大体上可分为4类，即石墨化元素，渗碳体稳定元素，珠光体稳定元素和细化珠光体的元素。
铸铁凝固过程中，碳、硅、铝、硫、铜和镍等元素都有促进石墨形成的作用，可认为是石墨化元素。
但是，各元素的效能却很不相同，例如，铜的作用大约是硅的20%。
镍和铜还有双重作用：共晶转变时促进石墨化；共析转变时却抑制石墨化，有助于形成较多较细的珠光体，所以也可以将其视为珠光体稳定元素。
钛的影响也很复杂。
一般说来，钛是很强的碳化物形成元素，但当其含量很少时（如<0.08%），它的微细的化合物可作为石墨的核心，有促进石墨化的作用。
锡、锑、锰、钼、铬、钒和铌等都能阻碍石墨的析出和成长，增强形成渗碳体的倾向，都属于渗碳体稳定元素。
其中，钼的作用与其加入量有关。
铸铁中含钼量，<0.8%时，钼的作用温和，表现为使珠光体细化，含量提高就是渗碳体稳定元素。
一般认为：锰的作用是增加铸铁的珠光体量，提高铸铁的强度。
实际上，锰的作也是多方面，含量高时，会使石墨粗大，从而降低铸铁的强度。
本文的开始，我们就谈到了提高灰铸铁件的强度及其综合质量的目标，现在就从这个角度来谈谈灰铸铁中常用的合金元素。
1．锰和硫一般说来，硫是有害元素。
但对灰铸铁来讲，含少量的硫对于石墨的生核和共晶团的细化都有非常重要的作用。
所以，灰铸铁中的含硫量不宜低于0.06%，最好保持在0.06% ～0.08%之间。
含硫量太高（>0.1 8%），则各种有害作用都会显现，损害铸件的质量。
硫是化学活性强的元素，在铸铁中含锰量很低时，硫与铁生成化合物FeS（熔点1193℃），也与铁和碳形成低熔点的共晶体（含碳0.17%，硫31.7%，其余为铁，熔点975℃）。
FeS可以完全溶解于铁液中。
铁液凝固时，硫或FeS在奥氏体和渗碳体的固溶度很小，逐渐富集于剩余的液相中，最后以硫化物的形式析出，铸铁中含硫量为0.02%时，即可出现独立的硫化物。
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
镁在灰铸铁中的作用
镁在灰铸铁中的作用
镁在灰铸铁中起到的作用是提高铁的塑性和韧性。
镁能使铸铁中的石墨形态由瓢状向球状转变，从而增强铁的韧性和塑性，减少裂纹的形成。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅相关文献或咨询专业人士。
灰铸铁是一种铸造铁基合金，具有片状石墨。
通常指具有片状石墨的灰口铸铁，简称灰铸铁。
它是将铁、硅、锰、硫、磷等元素按一定比例混合后熔炼成液态，倒入模具中冷却成型，然后通过打磨和热处理得到的产品。
灰铸铁的主要成分是铁和碳，但碳以片状石墨的形式存在于铸铁中，使灰铸铁具有良好的铸造性能、切削加工性能、耐磨性、减振性和抗腐蚀性等特点。
由于其优良的性能，灰铸铁被广泛应用于制造各种机械零件和建筑材料，如机床床身、气缸体、齿轮等。
根据石墨的形态，灰铸铁可分为普通灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和蠕墨铸铁等不同类型。
其中，球墨铸铁由于石墨
呈球状，具有更好的力学性能和耐磨性，因此在现代工业中得到广泛应用。
总之，灰铸铁是一种重要的铸造合金材料，广泛应用于机械制造和建筑领域。
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灰铸铁中各元素作用
1、碳、硅
碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。
提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加，强度硬度下降。
相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能。
但是降低碳当量会导致铸造性能下降。
2、锰：锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在灰铸铁中具有
稳定和细化珠光体作用，在 Mn=0．5％～1％范围内，增加锰量，有利于强度、硬度的提高。
3、磷：铸铁中含磷量超过0.02%，就有可能出现晶间磷共晶。
磷在奥
氏体中的溶解度很小，铸铁凝固时，磷基本上都留在液体中。
共晶凝固接近完成时，共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成（Fe-2%、C-7%、P）。
此液相约在955℃凝固。
铸铁凝固时，钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。
铸铁中含磷量高时，除磷共晶本身的有害作用外，还会使金属基体中所含的合金元素减少，从而减弱合金元素的作用。
磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状，凝固收缩很难得到补给，铸件出现缩松的倾向较大。
4、硫：降低铁液流动性，增加铸件热裂倾向，是铸件中的有害元素。
很多人认为硫含量越低越好，实则不然，当硫含量≤0．05％时，此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰
退的很快，常常在铸件中产生白口。
5、铜：铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素，主要原因是由于铜熔
点低（1083℃），易熔解，合金化效果好，铜的石墨化能力约为硅的1／5，因此能降低铸铁的白口倾向，同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体，因而增加铸铁的硬度及强度。
但是并非铜量越高越好，铜的适宜加入量为0．2％～0．4％当大量地加铜时，同时又加入锡和铬的做法对切削性能是有害的，它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。
6、铬：铬的合金化效果是非常强烈的，主要是因为加铬使铁水白口
倾向增大，铸件易收缩，产生废品。
所以，应对铬量加以控制。
一方面希望铁水中含有一定量的铬，以提高铸件的强度和硬度；
另一方面又将铬严格控制在下限，以防止铸件收缩而造成废品率增加。
传统的经验认为，原铁水铬量超过0．35％时，将对铸件产生致命的影响。
7、钼：钼是典型的化合物形成元素，是很强的珠光体稳定元素，它
能细化石墨，在ωMo<0．8％时，钼能细化珠光体，同时能强化珠光体中的铁素体，从而能有效地提高铸铁的强度和硬度。
1、加大过热或延长保温州间．能使熔液内已有的异质核心消失
或功效下降，使奥氏体晶粒数目减少。
2、钛对灰铸铁有细化初生奥氏体的作用。
因为钛的碳化物、氮
化物、碳氮化物可作为奥氏休形核的基础。
钛可增加奥氏体的核心，细化奥氏体晶粒。
另方面当铁液中存在多于的Ti时，铁中的S会和Ti而不是和Mn反应生成TiS颗粒，TiS的石墨核心作用比不上MnS有效，因此，延缓了共晶石墨核心的形成，从而增加了初生奥氏体的析出时间。
钒、铬、铝、锆与钛相似易形成碳化物、氮化物和碳氮化物，可成为奥氏体核心。
3、各种孕育剂对共晶团数的效果存在较大差异，依次排列为：
CaSi＞ZrFeSi＞75FeSi＞BaSi＞SrFeSi
含Sr或Ti的FeSi对共晶团数的影响较弱，含稀土的孕育剂作用最好，当与Al、N复合加入时作用更加显著。
含A1、Bi的硅铁可强烈增加共晶团数，
4、以石墨晶核为中心所形成的石墨—奥氏体两相共生生长的晶粒称共晶团。
存在于铁液中可做共晶石墨核心的亚微观石墨聚积体、残存未熔的石墨微粒、初生石墨片分枝，高熔点化合物及气体夹杂，同样也是共晶团的核心。
由于共晶晶核是共晶团生长的起点，故共晶团数即反映共晶铁液中能长成石墨的核心数。
影响共晶团数的因素有化学成分、铁液的核心状态及冷却速度。
化学成分中的碳、硅量有重要影响．碳当量越接近共晶成分，
共晶团数则越多。
S是影响灰铸铁共晶团的另一重要元素，低的含硫量对提高共晶团不利，因为铁液中的硫化物是石墨核心的重要物质，此外硫可降低异质核心与熔体之间的界面能，使更多的核心得到活化当W(S)＜0．03％时，共晶团数显著减少，孕育的效果降低。
Mn的质量分数在2％以内时，Mn量增多，共晶团数随之提高。
Nb在铁液中易生成碳、氮化合物，作为石墨核心而增加共晶团。
Ti、V降低共晶团数，因为钒降低碳的话度；钛易夺取MnS、MgS中的S形成钛的硫化物，其生核能力不如MnS、MgS有效。
铁液中N使共晶团增加，当含N小于350 x10-6时不明显，超过一定值后，增大过冷从而增加共晶团数量。
氧在铁液中易形成各种氧化夹杂作为核心．故随氧增多、共晶团数增多。
除化学成分外，共晶熔液的核心状态是重要影响因素，保持长时间高温过热会引起原有核心消失或减少，使共晶团数减少、直径变大。
孕育处理可大大改善核心状态从而增加共晶团数量。
冷却速度对共晶团数的影响十分明显，冷却越快，共晶团数量越多。
5、共晶团数的多少直接反应共晶晶粒的粗细。
按一般原则。
细的晶粒可提高金属的性能。
在化学成分、石墨类型相同的前提下，随共晶团数增加，抗拉强度提高，因为共晶团内的石墨片随共晶团数的增多而变细小，使强度增加。
然而，随硅量增加，共晶团数明显增多，但强度反而下降；铸铁强度随过热温度提高(至1500℃)而提高，可是，此时共晶团数却显著减久孕育处理导致共晶团数变化规律与强度增
加的关系也并不总存在相同的走向、用含Si、Ba的FeSi孕育处理获得
的强度比用CaSi高，但是铸铁的共晶团数却比CaSi少很多。
随共晶团数增多，铸铁的缩松倾向增大，为防止小件形成缩松应将共晶团数控制在300—400个／cm2以下。
6、在石墨化孕育剂中添加过冷的台金元素Cr、Mn、Mo、Mg、Ti、Ce、Sb)可提高铸铁过冷程度、细化晶粒、增加奥氏体数量及促进珠光体形成。
添加的表面活性元素(Te、Bi、5b)能吸附在石墨晶核表面限制石墨生长从而减小石墨尺寸，以达到提高综合力学性能、改善均匀性、加大组织调节的目的。
此原理已在高碳铸铁(如刹车制动零件)的生产实践中得到应用。
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