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1、第六章 球墨铸铁的化学成分,山东大学材料科学与工程学院公志光2007年5月,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,一、碳,(一)碳对球墨铸铁铸造性能和球化效果的影响(P122),含碳量高，则析出的石墨数量多，石墨球数多，球径尺寸小，圆整度增加。提高含碳量可以减少缩孔体积，减少缩松面积可使铸件 致密。大约碳在4.0%4.3%的范围缩松倾向最小；含碳量过高，降低缩松的作用不明显，反而会出现严重的石墨漂浮。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,一、碳,(二)碳对球墨铸铁力学性能的影响,含碳量高，则石墨球数随之增加；因石墨呈球状，则含碳量对力学性能的影响就不如片状石墨的显著。因此含碳
2、量对球墨铸铁力学性能的影响主要通过器对金属基体的影响起作用。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,一、碳,(三)碳当量,1.对流动性的影响 碳当量对球墨铸铁流动性影响很大。提高碳当量可以增加球墨铸铁的流动性。在碳当量为4.6%4.8%时，流动性最好，有利于浇注成型、补缩；碳当量继续增加，则流动性反而下降。2.对缩孔、缩松的影响 随着碳当量的增加，缩孔体积不断增加；碳当量在4.2%左右时，缩孔体积最大。碳当量继续增加，缩孔体积反而减少。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,二、硅,(一)硅对球墨铸铁基本组织的影响,球墨铸铁由于硅的孕育作用，而使珠光体和铁素体的比例改变。硅在球
3、墨铸铁中使铁素体增加的作用比灰铸铁要大。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,二、硅,(二)硅对球墨铸铁力学性能的影响,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,三、锰,(一)锰对球墨铸铁基本组织的影响,在球墨铸铁中，硫和氧已经在用镁或铈处理时被去除，或者结合成稳定的化合物。因此，少量的锰就可以作为合金元素而发挥作用。此时锰的作用就是形成碳化物和珠光体。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,三、锰,(二)锰对球墨铸铁力学性能的影响,无论是在铁素体基体，还是在珠光体基体的球墨铸铁中，锰都提高抗拉强度和屈服强度极限，同时也提高硬度。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本
4、元素,四、磷,在球墨铸铁中，因其呈粥样的凝固方式，磷很容易偏析，当磷的质量分数接近0.1%时，就会出现体积分数为2%左右的磷共晶。磷共晶熔点低，在球墨铸铁凝固过程中一直保持液态，不断被共晶团所排挤，最后在共晶团边界凝固，由此，磷共晶呈多角状分布于共晶团边界，急剧恶化球墨铸铁的力学性能。,山东大学材料科学与工程学院,第一节 基本元素,五、硫,生产实践表明，加入球化剂后，只有当铁液中硫降到0.02%(对于镁球墨铸铁)或0.03%(对于稀土镁球墨铸铁)以下，又有一定的残余镁量和稀土量，才能保证球化良好；减低元铁液含硫量是确保球化处理成功的前提，也是获得优质铸件的基础。为此可以在生产中采取的措施有：采
5、用低硫的金属炉料；采用含硫低的燃料；提高铁液温度，使之超过1450；采用碱性炉衬熔化铁液；采用炉外脱硫。,山东大学材料科学与工程学院,第二节 合金元素,一、铜,铜对球墨铸铁基体组织的影响可以归结为：在共晶转变时，促进石墨化，可减少或消除游离渗碳体的形成；在共析转变时，促进珠光体的形成，可减少或完成一直铁素体的形成；提高淬透性；改善铸件断面组织与性能的均匀性；对基体固溶强化；对基体沉淀强化；不形成游离渗碳体，不与碳形成碳化物；呈负偏析，铜元素富积在共晶团内部。,山东大学材料科学与工程学院,第二节 合金元素,二、钼,多用于上下贝氏体球铁生产；钼可以改变球铁的等温转变曲线；钼可以提高强度，更提高屈服强度。,山东大学材料科学与工程学院,第二节 合金元素,三、镍,镍比铜的作用强烈，加入少量镍就可使球墨铸铁中 的铁素体受到抑制。镍可减少球墨铸铁的断面敏感性。由于镍使奥氏体转变温度降低，因而使珠光体细 化，并使珠光体数量增多。,山东大学材料科学与工程学院,第三节 微量元素,
