微量Sn对灰铸铁组织和性能的影响
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。
Sn对蠕墨铸铁组织与性能的影响
Sn对蠕墨铸铁组织与性能的影响作者：李晓航张炜陈祺秦新锋王建东郭巧琴李全平来源：《科技视界》2018年第10期【摘要】蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状，是介于球状石墨和片状石墨之间的形态。
本文研究Sn元素含量对铸铁石墨相和基体相的影响，进一步探讨其对铸铁性能的影响。
发现Sn含量加入，蠕墨铸铁的室温强度呈现出先增大再减小的趋势，当锡含量继续增加的时候抗拉强度又会继续增大。
锡含量为0.06%时，蠕墨铸铁中力学性能出现拐点。
【关键词】蠕墨铸铁；显微结构；强度；硬度中图分类号： TG143.49 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）10-0020-003DOI：10.19694/ki.issn2095-2457.2018.10.008Effects of Sn on Microstructure and Properties of the Compacted Cast IronsQIN Xin-feng1 WANG Jian-dong2 GUO Qiao-qin3 LI Quan-Lin4（1.Xi’an Military Representative Office， PLA，Xi’an Shaanxi， 710032， China；2.Representative Office in State-owned 616 Factory， PLA， Datong Shanxihui， 037036，China；3.School of Materials & Chemical Engineering，Xi’an Tec hnological University，Xi’an Shaanxi， 710021， China；4.North General Power Group Co.， Ltd.， Datong Shanxi， 037036， China）【Abstract】The compacted cast iron possesses vermicular graphite， which was different with flake and spheroidal graphite. Effects of Sn contents on the microstructure of graphite and matrix phases in cast iron and its properties were investigated in this work. The strength of compacted cast iron at room temperature was increased and decreased with the increase of Sn contents. There was an inflection point of strength at the Sn content of 0.06%.【Key words】Compacted Cast Irons； Microstructure； Strength； Microhardness0 前言蠕墨铸铁是在一定成分的铁液中加入适量的蠕化剂和孕育剂所获得的石墨形似蠕虫状的铸铁，是一种以C、Fe、Si为基的多元合金。
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。
锡对灰口铸铁组织和性能的影响
锡对灰口铸铁组织和性能的影响福州大学(福建省福州市350002) 李树江 福建省机械科学研究院郑鼎彝 邹 翔 何上勋 吴晓翔摘 要 研究了锡对灰口铸铁石墨形态、基体组织、机械性能、冶金将质量指标和铸造性能的影响。
实验表明,铸铁中的含锡量应控制在0.1%以下。
关键词:灰口铸铁 锡 组织 性能The Effect of Tin on Structure and Properties of Gray IronL i Shujiang (F uzhou University)Zheng Ding yi Zou Xiang He Shangx un Wu Xiaoxiang(F ujian M achiner y Science Research Institute)Abstract In this paper the authors have been studied the effects of tin on graphite morphology,matrix structuresand mechanical properties and metallurg ical quality index as w ell as the castability of casting.It has been proposed that tin content must be lim ited to <0.1%.Key words:Gray iron Tin Structure Property 锡作为促进和稳定珠光体的元素,已在铸铁生产中获得应用。
据有关资料[1~4]报导,只要加入0.06%~0.10%的锡,就可保证得到珠光体基体。
但在某些地方生铁中,锡的含量远远超过这个数值[5-8],影响铸件质量。
因此,研究锡对铸铁组织和性能的影响,确定锡在铸铁中的允许含量,就成为本试验的目的。
1 试验试验在容量为20kg 的100kW 酸性炉衬中频感应炉中进行。
Sn对蠕墨铸铁组织与性能的影响
揖 摘 要 铱 蠕 墨 铸 铁 中 的 石 墨 呈 蠕 虫 状 袁 是 介 于 球 状 石 墨 和 片 状 石 墨 之 间 的 形 态 遥 本 文 研 究 Sn 元 素 含 量 对 铸 铁 石 墨 相 和 基 体 相 的 影 响 袁 进 一 步 探 讨 其 对 铸 铁 性 能 的 影 响 遥 发 现 Sn 含 量 加 入 袁 蠕 墨 铸 铁 的 室 温 强 度 呈 现 出 先 增 大 再 减 小 的 趋 势 袁 当 锡 含 量 继 续 增 加 的 时 候 抗 拉 强 度 又 会 继 续 增 大 遥 锡 含 量 为 0 . 06 % 时 袁 蠕 墨 铸 铁 中 力 学性能出现拐点遥
0 前言
1 实验方法
蠕墨铸铁是在一定成分的铁液中加入适量的蠕化 剂和孕育剂所获得的石墨形似蠕虫状的铸铁袁是一种以 C 尧 Fe 尧 Si 为 基 的 多 元 合 金 遥 蠕 墨 铸 铁 中 的 石 墨 呈 蠕 虫 状 袁 是 介 于 球 状 石 墨 和 片 状 石 墨 之 间 的 形 态 遥 [1 -2 ] 由 于 石 墨形状的改变袁蠕铁的抗氧化尧抗生长性也显著优于灰 铁[3-4]袁其在共晶团内是连在一起的片状石墨袁但是在共 晶团只间又是孤立的遥 蠕墨铸铁的基体组织一般为铁素 体组织尧 珠光体组织以及铁素体组织和珠光体组织袁通 常铸态蠕墨铸铁基体由铁素体和珠光体组成袁有时也存 在少量的碳化物和磷共晶[5]遥 因为蠕虫状石墨的结晶方 式和碳扩散的条件不同袁使蠕墨铸铁在凝固过程中有强 烈的形成铁素体的倾向袁 就算再加入珠光体稳定元素袁 蠕虫石墨周围也是会形成一定量的铁素体袁导致蠕墨铸 铁强度尧硬度及耐磨性有所降低遥
4 . North General Power Group Co . , Ltd . , Datong Shanxi , 037036 , China ) 揖Abstract铱The compacted cast iron possesses vermicular graphite , which was different with flake and spheroidal graphite . Effects of Sn contents on the microstructure of graphite and matrix phases in cast iron and its properties were investigated in this work . The strength of compacted cast iron at room temperature was increased and decreased with the increase of Sn contents . There was an inflection point of strength at the Sn content of 0 . 06 % . 揖Key words铱Compacted Cast Irons 曰 Microstructure 曰 Strength 曰 Microhardness
影响缸体用灰铸铁加工性能的因素
影响缸体用灰铸铁加工性能的因素近年来，随着中外技术合作的加强，在许多中外合资厂中都出现了缸体灰铸铁件的力学性能，金相组织与国外的铸件相当，都符合要求，但加工时刀具磨损要比进口灰铸件严重的多的现象。
这严重影响了缸体铸件的国产化。
如某一铸造二厂在对自己生产的捷达车发动机缸体铸件进行加工时发现，在相同的刀具和加工工艺的条件下，其刀具磨损是国外同类铸件刀具磨损的10倍。
铸件的加工性能可以从切削力，刀具磨损和表面光洁度等方面考虑。
影响灰铸铁件加工性能的因素是多方面的，石墨的形态和含量，合金元素，微量元素和铸造工艺等都对灰铸铁件加工性能有很大影响。
1 、碳元素对灰铁加工性能的影响灰铸铁件的理想组织为：均匀分布，中等大小的A型石墨；均匀分布中等或中细的珠光体基体；尽可能少的夹杂物颗粒；尽可能少的游离分布的渗碳体和磷共晶；材质纯净。
首先石墨的形态，数量及分布形式对灰铸铁件的加工性能有很大的影响。
石墨既是灰铸铁中的软相，又对加工刀具有润滑作用并且石墨的量多时有利于裂纹的扩展和切屑的断裂。
因此，石墨量多有助于改善灰铸铁的加工性能，即在保证牌号的条件下，提高石墨含量是促成灰铸铁加工性能提高最直接最有效方式。
缸体的碳当量高，石墨量多，这也是进口缸体比国产缸体加工性能好的原因之一。
石墨在铸件中以石墨和碳化物两种形式存在，碳的存在形式也影响加工性能。
当铸铁中含有3%---5%的游离碳化物时，尽管硬度增加不明显，但其力学性能却明显下降，加工性能也急剧恶化。
碳与强碳化物形成元素形成的碳化物特别是灰铸铁中的TIC，WC等硬质点硬度可达到1000HV 以上，铸铁中这些硬质点，可极大的恶化灰铸铁的加工性能。
2 、合金元素对缸体用灰铁件加工性能的影响一般说来，合金元素大多都提高灰铸铁件的硬度对提高加工性能是不利的。
而有些合金元素如锡，可均匀灰铸铁的基体组织，促进石墨析出，细化石墨，改善灰铸铁的加工性能。
研究发现，Cu，CR是常用的且对灰铸铁加工性能影响较大的元素。
Sn含量对灰铸铁件加工面硬度的影响
··随着我国装备制造业的飞速发展，大型数控机床的国产化日趋成熟，铸件的需求量也越来越大，其中多为HT200-HT350的灰铸铁件。
为了降低成本，一些国内著名的机床企业要求其机床铸件的导轨面和工作台台面硬度在不淬火的情况下满足使用要求，要求加工后能达到HBS 180以上，这样可避免淬火造成的铸件内应力增大，影响机床的装配精度，同时可省去巨额的淬火费用。
Sn 是灰铸铁件中的微量元素之一，Sn 的含量为0.04%~0.1%时，能显著提高灰铸铁件的强度和硬度，Sn 含量不宜超过0.1%[1-3]，锡在共析转变期间促进珠光体化的作用10倍于铜[4]。
但资料[1-2]中只是阐述了Sn 对灰铸铁的强度和硬度影响的一般规律，在大型数控机床铸件的生产中，Sn 含量到底以多少为宜，硬度究竟能提高到什么程度则没有明确的阐述。
文献[3]中是以原铁液成分为：3.58%~3.74%C ，1.81%~2.34%Si ，0.65%~0.78%Mn ，0.044%~0.078%P ，0.026%~0.039%S 的铁液过热到1500℃，以20kg 的中频炉为熔炼设备，用钟罩压入0.1%~1%Sn ，浇注试样得出的结论，其成分是普通灰铸铁HT100及HT150的薄壁件适用范围，对HT200以上的孕育铸铁的生产也不具有指导意义。
本研究中先以与要生产的大型机床铸件导轨和工作台台面壁厚相当的阶梯形试块（见图1）作为研究对象，通过改变Sn 在HT250试块中的含量，摸索其与硬度的关系，再选择合适的Sn 含量进行生产验证，掌握Sn 含量对灰铸铁机床件加工面硬度的具体影响，并用于生产。
1试验方法1.1试块制备采用树脂砂手工造型，7t 冲天炉熔炼，Sn 采用包底加入法，终Sn 量分别为0.06%，0.07%，0.08%，0%终铁液目标成分：3.1%~3.3%C ，1.4%~1.8%Si ，0.8%~1.1%Mn ，P<0.1%，0.06%~0.1%S ，浇注温度为1340~1360℃，保温时间24h ，采用75Fe Si 冲入法，一次孕育，孕育量0.3%。
灰铸铁的组织及性能
灰铸铁的金相组织及其对性能的影响
灰铸铁的金相组织
(一) 石 墨(P29)
凝固条件不同 (化学成分、冷却速度、形核能力)
名称 片状 菊花状 块片状 枝晶点状 枝晶片状 星状
表2-1 石墨形状分类
代号
说明
A
片状石墨均匀分布
B
片状与点状石墨聚集成菊花状分布
C
部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨
D
金相组织对性能的影响
(三) 共晶团的影响： 影响因素：炉料、化学成分、熔化工艺、孕育剂与孕育
方法、冷却速度。 优点：共晶团细化，明显提高σb； 缺点：过多共晶团会增加缩孔，缩松倾向。
灰铸铁的金相组织及其对性能的影响
金相组织对性能的影响
(四) 非金属夹杂物的影响(P35)： Mn低时，S形成三元硫化物共晶或富铁硫化物，影响σb； Mn高时，形成MnS (Tm = 1650℃)，入渣； 磷共晶常沿共晶团晶界呈网状、岛状或鱼骨状分布； 硬而脆，韧性极低，但耐磨，可用于缸套或刹车盘。
灰铸铁的金相组织
(二) 基 体(P30)
铸态或热处理后，分为：铁素体、片状珠光体、粒状珠光体、托 氏体、粒状贝氏体、针状贝氏体、马氏体(表2-4)。
组织名称
说明
铁素体
白色块状组织为α铁素体
片状珠光体
珠光体中碳化物和铁素体均呈片状，近似平行排列
粒状珠光体
在白色铁素体基体上分布着粒状碳化物
托氏体
在晶界呈黑团状组织，该种组织在高倍观察时，可看到针片状铁素体和碳化物的混合体
灰铸铁的性能
力学性能 Φ30mm试棒，不完全代表不同形状、壁厚的铸件性能(P36)
➢ 抗拉强度 σb： 用于区分铸铁等级 HT100～HT350； σb = 786.5 - 150×C % - 47×Si % + 45×Mn % +219×S %
灰铁中化学成分的影响之元素作用(总结)
灰铸铁中各种化学元素的作用及影响Al元素:水与铝的反应是灰铸铁件产生反应气孔的主要原因。
铝的来源为孕育剂含铝或炉料中混杂有铝。
铝与型砂中的水蒸汽在界面上反应放出[H]，生成的Al2O3是气泡形核的外来核心：2Al + 3H2O →Al2O3 + 6[H] 结果使铁液层吸氢，成为富集氢的液层。
铁液界面层以初生奥氏体或共晶团为网络骨架，被骨架包封的是共晶成分的液相。
凝固时被包封在液相中的氢析出成为氢气泡核，继而氢扩散入气核使长大成为氢气泡。
在铁液中加入过多的、含铝又高的硅铁孕育剂时，常是灰铁铸件产生严重皮下气孔的重要原因之一。
硅铁孕育剂中含铝可以提高孕育效果，但含量不可过高，最好在0.8—1.2％，最多不可超过1.5％。
对于随流孕育用硅铁，不但要控制较低的含铝量，而且要限制加入量，一般不超过0.08—0.10％。
同时要特别注意对细颗粒孕育剂的包装与防潮。
灰铸铁件残留铝量应小于0.015％。
球墨铸铁件残留铝量小于0.030％时一般不会产生皮下气孔。
Sn元素：1、如图1所示，当Sn< 0.26%时,随着锡含量的增加,铸铁的抗拉强度和抗弯强度都有明显的提高。
当锡含量超过0.26%时,抗拉强度和抗弯强度都呈下降趋势。
随着锡含量的增加,硬度明显上升。
硬度与含锡量之间近似呈线性关系。
锡对灰口铸铁冶金质量指标的影响,如图2所示。
从中看出,当Sn< 0.26%时,随着锡含量的增加,成熟度(RG)下降;当Sn> 0.26%时,成熟度又呈上升趋势。
随着锡含量的增加,硬化度(HG)显著提高。
当Sn≤0.1%时,HG在0.8～1.0之间。
灰口铸铁的品质系数随锡含量的增加,呈下降趋势。
当Sn≤0.1%时,灰铸铁的品质系数在1.0～1.1之间。
（品质系数Q=RG/HG。
RG、HG分别称为成熟度和硬化度。
RG表2、断面敏感性。
从中可以看出,当锡含量增加到0.1%时,主要使试样的薄断面硬度提高,从而造成不同断面间最大硬度差从HB27提高到HB36。
高强度灰铸铁(HT300)研究
高强度灰铸铁(HT300)研究虽然人类掌握灰铸铁的熔炼技术已有好几千年的历史,但是在如何提高其强度和力学性能方面,我们仍然有很多工作要做。
在探寻企业在有效控制产品成本的前提下,稳定高效的生产高强度、高使用性能的灰铸铁的方法,提高产品的市场适应力,增强企业的市场竞争力。
标签：高强度灰铸铁;铸造;熔炼工艺0 前言随着公司市场开发拓展,越来越多的高技术质量要求的铸造产品纳入公司的生产序列。
在有效控制生产成木的前提下,如何稳定高效的获得高强度灰铸铁,满足顾客的定货要求,是我们一个研究课题,本文叙述了在电炉熔炼的条件下,高强度(HT300)灰铸铁的生产技术。
1 目标在尽量保持原有的熔炼工艺基础上,通过综合运用现有的熔炼技术,达到细化灰铸铁中的石墨,适当增加灰铸铁中珠光体含量,形成碳化物以提高灰铸铁的机械性能,使其抗拉强度达到300N/mm2,并将三角试片白口宽度控制在4mm以下,防止“白口”现象的发生,以保证产品的质量。
2 面临的问题我们厂生产的灰铸铁件主要牌号足HT200和HT250,无法生产抗拉强度达300N/mm2到合格的HT300产品。
主要原因是铸件内部珠光体含量少,石墨多数成片状,从而分割基休,在石墨尖角处且易造成应力集中,形成了许多微小裂纹,使灰铸铁的抗拉强度、塑性和韧性远低于钢,因此降低了铸件的机械性能。
3 分析影响材料性能的因数有:3.1 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(CE=C+1/3Si)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,形成大量片状石墨。
这样的石翠会大大降低灰铸铁的强度。
在材料中珠光体具有好的强度、硬度,而铁素体则质底较软而且强度较低。
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状和基体组织两方面影响铸铁铸件的抗拉强度和铸件实体的硬度。
在熔炼过程控制小,碳当量的控制是解决材料性能的一个很重要的因素。
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、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=O. 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955C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w 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（1083C），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。
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。
各种微量金属元素对灰铸铁质量的影响
各种微量金属元素对灰铸铁质量的影响在灰铸铁中，微量元素对铸铁组织和性能的影响不可忽视。
2000年以前，受化验仪器与铸造人对微量元素认识不够等原因，灰铸铁的中微量元素一直在生产中被忽视。
随着中国铸造技术的发展与精密化验仪器在铸造生产中的应用，中国铸造技术人员开始认识到微量元素对铸铁组织和性能的影响，在生产中开始注意微量元素对铸铁基体、铸铁石墨的作用。
本文就微量元素对灰铸铁组织和性能的影响作了大量详实的论述，是非常好的灰铸铁基础论理教材。
铸铁中各元素是以固溶于铁素体、奥氏体、渗碳体或其他相中形成固溶体，形成碳化物，与氧、硫、氮等化合形成夹杂物以及纯金属相等几种形式存在的。
也就是说铸铁的组织是由纯金属相与上述基体和碳化物、氧、硫、氮等化合夹杂物构成的。
下面，我们就相关微量元素在铸铁固溶体、碳化物、氧、硫、氮等化合夹杂物中正面作用与负面作用进行分析。
一、铸铁中固溶体的形成与微量元素的关系有些元素能够溶于基体中而形成固溶体，且不同的元素在基体中的溶解度不同，即使是同一种元素，在不同的相中的溶解度也不相同，并且随温度的变化和其他元素的存在而变化。
在实际生产中，铸造技术人员要注意就是这种动态的变化，只有掌握了这种动态的变化规律和原理，才能保证生产出质量稳定的铸造件。
这就需要我们加强对热力学、铸造化学等方面知识的学习。
在这里我们就不展开论述了。
常见的元素固溶体的形成：如硅，硅在常规含量范围同时，可以全部溶于铁素或奥氏体。
镍、钴、锰等可全部溶于奥氏体中。
磷、硫在奥氏体中的溶解度极低，所以很少磷、硫就会形成磷共晶和硫共晶。
而当铁液中铝含量达到8%---9%和等于20%---24%时，铝可溶入固溶体，表现出促进石墨化的作用。
二、铸铁中碳化物的形成与微量元素的关系根据各元素在铸铁中形成碳化物倾向的不同，可将其分为以下几类：强碳化物形成元素，如钡、锆、铌、钛等，在铸铁中可形成各自的碳化物中强碳化物成形元素：如铬、钼、钨等，可大部分溶入参碳体形成：(Fe,Cr)3C,(Fe,w)6C等复合碳化物。
微Sn元素对灰铸铁残余应力的影响
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微Ｓ ｎ元素对灰铸铁 残余 应力 的影 响
苏广 才， 庞祖 高 ， 汤宏群 ， 韦文香
（ 广西大学 机械工程学 院， 广西 南 宁 ５００ ） ３ ０ ４
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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
微Sn元素对灰铸铁残余应力的影响
微Sn元素对灰铸铁残余应力的影响
苏广才;庞祖高;汤宏群;韦文香
【期刊名称】《现代铸铁》
【年(卷),期】2006(026)003
【摘要】研究了锡元素在微合金灰铸铁中的行为,揭示了其影响铸件残余应力的机理.实验结果表明,含锡微合金灰铸铁不仅可以使铸件力学性能最佳,稳定在HT250水平以上,满足缸体生产的要求,而且通过配合采取其他工艺措施,还可以降低铸件残余应力,与HT250灰铸铁相比,降幅可达24.6%.
【总页数】3页(P40-42)
【作者】苏广才;庞祖高;汤宏群;韦文香
【作者单位】广西大学,机械工程学院,广西,南宁,530004;广西大学,机械工程学院,广西,南宁,530004;广西大学,机械工程学院,广西,南宁,530004;广西大学,机械工程学院,广西,南宁,530004
【正文语种】中文
【中图分类】TG2
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微量元素
3．其干扰球化的作用，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、硬度有提高的趋势，加入量可在0.1%~0.3%
3．可能生成Fe3ZnC复合碳化物
合金Байду номын сангаас素
作用
Sn（锡）
1．为增加珠光体量而加入，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．Sn>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
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，可由稀土元素中和
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．球墨铸铁中加铋能有效地细化石墨球
2．大断面球墨铸铁中加入铋能防止石墨畸变
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，因此认为铅对灰铸铁总是有害的
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摘 要 ：Ｓ 作为一种合金化元素，在灰铸铁中既可强烈促进珠光体的生成，又可细化珠光体。在实际生产中，由于某些 ｎ
生铁 中含有过量 的ｓ ，铸件 易产生裂纹或显微裂纹 ，导致铸件报废 。制备了不同ｓ 含量 的铸件试样 ，并测定了其 抗拉 ｎ ｎ 和抗弯强度 ，用金相显微镜观察不 同ｓ 含量对铸件的石墨形态和基体组织 的影 响，同时详细考察 了其铸造性能。结果 ｎ 表明 ：适量 的ｓ 会促进珠 光体 基体 的形成 、细化共晶团 ，而对石墨 的组织和形态无明显 的不 良影响 。同时微 量的ｓ 溶 ｎ ｎ 于奥氏体中 ，降低 了发生先共析铁素体和珠光体的温度 范围，使收缩率降低。但过量的ｓ 增加碳化物和磷共 晶的数量 ， ｎ 同时使灰铸 铁的 白口宽度增加 ，使铸件产生硬脆性 ，从而导致热裂和冷裂 ，这是铸件产生裂纹的主要 原因。在生产 中， 应 采取措施使铸铁 中ｓ 含量控制在０１２ ｎ ． ％以下 ，并结合孕育处理 等措施改善铸件的组织 ，提高力学性能。 ０
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关键 词 ：Ｓ ；灰铸 铁 ；金相组 织 ；力学性 能 ；铸造 性能 ｎ 中 图分类 号 ：Ｔ ４ ． 文 献标 识码 ：Ａ Ｇ１３２ 文章 编 号 ：１０— ９７ （０２ １０ １—８ ０ １４ ７ ２ １）０— ０７０
Ｅｆ ｃ ｆＴｒ ｃ ｎ Ｍｉｒ ｓｒ ｃ ｕ ｅ ａ ｄ Ｐｒ ｐ ｒｉｓｏ ｆ ｔｏ ａ ｅ Ｓｎ ｏ ｃ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ｎ ｏ ｅ ｔ ｆ ｅ ｅ Ｇｒ ｙＣａ ｔＩ ｎ ａ ｓ ｏ ｒ
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