影響灰鑄鐵性能的因素

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1、提高灰鐵鑄件機械性能的方法一、灰鑄鐵定義灰鑄鐵是指具有片狀石墨的鑄鐵，因斷裂時斷口呈暗灰色，故稱為灰鑄鐵。主要成分是鐵、碳、硅、錳、硫、磷，是應(yīng)用最廣的鑄鐵，其產(chǎn)量占鑄鐵總產(chǎn)量80%以上。二、影響灰鑄鐵機械性能的因素對灰鑄鐵鑄件機械性能和金相組織的影響主要有化學成分、鐵水的孕育、爐料配比、鐵水過熱處理、高溫鐵水在爐內(nèi)保溫時間、鐵液的冷卻速度、鑄件的開箱時間等因素都會對灰鐵鑄件機械性能產(chǎn)生影響。三、影響機械性能的機理1、化學成分：（1）五大常規(guī)元素C、Si、Mn、P、S的影響：a、C、Si都是促進石

2、墨化元素，CE=C+1/3（Si+P），石墨的強度極低，相對與鐵來說可以看作沒有，加上灰鑄鐵中石墨以片狀形態(tài)存在，對基體的割裂作用很明顯，所以提高CE促進石墨變粗，石墨數(shù)量增加，鑄件的強度和硬度會下降；CE降低，石墨數(shù)量減少，會增加鑄件白口傾向，石墨片細化，由于增加初析奧氏體枝晶，從而提高鑄件的力學性能，但鑄件的鑄造性能會下降，鑄件的斷面敏感性增加，硬度增加。b、Mn、S都是穩(wěn)定碳化物、阻礙石墨化元素，Mn是擴大奧氏體區(qū)元素，提高鐵液中的Mn含量可以有效的降低奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，有利于珠光體的形成和穩(wěn)

3、定珠光體的作用，并且奧氏體在較低溫度下轉(zhuǎn)化為珠光體，所以減小了珠光體之間的間距，有細化珠光體的作用，故Mn可以提高灰鐵鑄件的抗拉強度。兩者同事存在時會生成MnS及S的化合物，呈粒狀分布在基體中，成為石墨非自發(fā)性晶核，促進石墨的形成，如果Mn、S過量不但對改善鑄件性能沒有幫助，還會增加鑄件夾渣的機率，從而降低鑄件的機械性能。c、P可以使共晶點左移，少量的P可以增加鑄件的硬度，但由于P熔點低，鐵液凝固是偏析到晶界，形成磷共晶，增加鑄件的脆性，降低鑄件的致命性。（2）其他合金元素和微量元素的影響：a、M

4、n、Cu、Mo等元素都可以促進珠光體生成，細化珠光體，穩(wěn)定珠光體的作用，故Mn、Cu、Mo也能提高灰鐵鑄件的強度。b、Pb：在灰鑄鐵中，Pb含量過高會形成魏氏石墨，嚴重影響鑄件的性能。2、鐵水孕育處理：孕育處理降低白口傾向，增加鐵水的形核物質(zhì)，改善鑄件的機械性能，良好孕育可以提高灰鐵鑄件一個牌號?；诣T鐵在凝固時，孕育劑為其凝固提供更多的形核物質(zhì)，使鑄件組織更加細密（適當?shù)脑杏龝菇M織細密，過孕育則會使共晶團過多會增加縮松縮孔傾向，降低性能）。鐵水在凝固時過冷度會增大，增加了鑄件的白口傾向，孕育劑可

5、以減小鐵水過冷度，降低白口傾向，從而改善鑄件機械性能和加工性能，孕育處理還可以細化共晶團組織，降低灰鐵鑄件的斷面敏感性。孕育到澆注時間也要控制，孕育后1-2分鐘孕育效果達到最高，然后就開始衰退，孕育衰退到一定時間后就和沒有孕育是一樣的效果。孕育處理可以有效的改善鑄件的性能。3、爐料配比：由于爐料具有遺傳性，生鐵（含碳量較高）中本身含有較為粗大的石墨，由于石墨熔化溫度比鐵高很多，所以即使加熱到鐵融化的溫度石墨都還沒有完全熔化，這些未完全融化的石墨在結(jié)晶形核時為石墨提供晶核，從而導致石墨粗大，粗大的片

6、狀石墨使基體強度減弱，所以隨著生鐵加入量的增多，灰鑄鐵的強度下降。如果采用合成鑄鐵的方式，用回爐料和廢鋼加增碳劑來調(diào)整五大元素的含量會大大的提高灰鐵的強度，經(jīng)過統(tǒng)計得合成鑄鐵的強度比普通灰鐵的強度高30MPa左右。合成鑄鐵提高強度主要有兩個方面的原因，一是應(yīng)為合成鑄鐵中加入了較多的廢鋼，鐵水中存在較大的低碳微區(qū)，低碳微區(qū)首先形成出生奧氏體，使奧氏體容易長大，從而使初生奧氏體所在的共晶團邊界的珠光體得到細化；二是加入的廢鋼含量增加，廢鋼中含N高，N有穩(wěn)定珠光體的作用，從而提高鑄件的強度。3、鐵水的過

7、熱處理和鐵水的保溫時間：鐵液的過熱主要是降低爐料的遺傳性，增加鐵液的純凈度，鐵液溫度越高，鐵水中含N量會增加啊，從而提高灰鐵強度，但溫度并不是越高越好，過高的溫度會形成E型石墨。溫度過高或是鐵水保溫時間過長，鐵水中有利于石墨異質(zhì)形核的有效微觀固相質(zhì)點充分溶解，造成鑄件凝固過程中石墨形核困難，以至于需要更大的過冷度石墨才能形核，所以出現(xiàn)了過冷石墨D型石墨和E型石墨，且鑄件的白口傾向也會增加。4、鐵液的冷卻速度對灰鐵鑄件機械性能的影響冷卻速度大，增加灰鐵鑄件的白口傾向，主要是因為珠光體是過冷奧氏體在接

8、近平衡是轉(zhuǎn)變而來，即過冷度不大的情況下形成的，冷卻速度大則增加了鐵液的過冷度，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w變得困難，以介穩(wěn)定性形式轉(zhuǎn)變，碳以滲碳體的形式析出，形成白口組織。5、鑄件開箱時間對灰鐵機械性能的影響開箱時間過早，變相的提高了鑄件凝固后的冷卻速度，提高了鑄件共析轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變速度，增加了滲碳體的形成，增加白口傾向。江來2015-5-18