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1、BasalKnowledge基礎知識鑄鐵和鑄鋼中的碳李傳(中國鑄造協(xié)會,北京100044)摘要:介紹了碳的一些物理特性,以及與鑄造有關(guān)的碳質(zhì)材料———石墨和無定形碳的基礎知識。敘述了鑄鋼中碳化物的特點及鑄鋼中珠光體、馬氏體、貝氏體的定義;并介紹了碳在灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、白口抗磨鑄鐵中的形態(tài)、性質(zhì)和作用。關(guān)鍵詞:鑄鐵;鑄鋼;碳文獻標識碼:A中圖分類號:TG2文章編號:1003-8345(2009)04-0061-07CarboninCastIronandCastSteelLIChuan-shi(ChinaFoundryA
2、ssociation,Beijing100044,China)Abstract:Anintroductionwasmadetothephysicalcharacteristicsofthecarbonelement,aswellasthebasicknowledgeofthefoundry-relatedcarbonmaterial,graphiteandamorphouscarbon.Thecharacteristicsofcarbideincaststeelswasdescribed,andthedefinitionsofthepe
3、arlite,martensiteandbainiteincaststeelswereexplained.Themorphologies,propertyandfunctionofthecarboningrayiron,nodulariron,malleablecastironandwhitewear-resistantcastironswereintroduced.Keywords:castiron;caststeel;carbon碳是自然界中蘊藏很豐富的元素,在常壓下(莫氏硬度2~3),呈黑色,有光澤,并有潤滑感。的熔點為3550℃
4、,沸點為4194℃,3500℃開石墨可分為天然石墨和人造石墨兩類,都是鑄造始升華,是熔點最高的元素。而且,在高溫下不發(fā)行業(yè)中廣泛應用的材料。生晶態(tài)變化,幾乎不軟化、不變形。碳的同素異構(gòu)(1)天然石墨體有無定形碳、石墨,以及自然界中已知的最硬天然石墨中有鱗片狀石墨和微晶石墨兩種。的物質(zhì)金剛石。不同晶體結(jié)構(gòu)的碳,密度不相同,微晶石墨過去曾被稱之為“無定形石墨”或“土狀性能差別也很大。晶體結(jié)構(gòu)相同的碳,如果原子石墨”,這是完全不合適的,因為:即使是最細的配置的完整度不同、原子間的距離有差別,性能粉狀石墨,也是由結(jié)晶度很高的晶體構(gòu)成的。和密度也
5、不相同。1995年,由國家標準GB/T3519-1995正名為鋼、鐵鑄件生產(chǎn)技術(shù)的進步和創(chuàng)新,相當重要的部分在于對“碳”的進一步認識,因而要做好鑄造技術(shù)工作,有必要好好掌握有關(guān)“碳”的知A識。Bnmm1與鑄造有關(guān)的碳質(zhì)材料5n3C70.3.601.1石墨A石墨為六方層片狀結(jié)晶(如圖1所示),質(zhì)軟0.142nmnm460.2收稿日期:2009-03-13修定日期:2009-04-30圖1石墨的晶體結(jié)構(gòu)作者簡介:李傳(1927-),男,研究員級高級工程師,中國鑄造Fig.1Crystalstructure協(xié)會顧問?,F(xiàn)代鑄鐵2009/461基
6、BasalKnowledge礎知識“微晶石墨”。全世界天然石墨的儲量約數(shù)億噸。我國是天A然石墨產(chǎn)量最大的國家,產(chǎn)地主要有湖南、內(nèi)蒙、黑龍江、福建、廣東、吉林等?。▍^(qū))。俄羅斯、朝mBnn4m鮮、韓國、澳大利亞、墨西哥、馬達加斯加、印度、4C.380.6斯里蘭卡、加拿大和美國也都有高儲量的天然石0A墨礦。值得特別提到的是,斯里蘭卡出產(chǎn)的塊狀石墨是目前所知的純度最高的天然石墨,其中0.142nmnm460.2w(C)量幾乎接近100%。圖2無定形碳的晶體結(jié)構(gòu)通常開采得到的天然石墨中混有大量脈石Fig.2Crystalstructureofa
7、morphouscarbon和其他雜質(zhì),如要求品位較高,就需要用浮選法提取。先將礦料粉碎、加水研磨制成礦漿,再用石灰或堿將礦漿調(diào)成弱堿性,并加入水玻璃抑制脈大,見圖2。石,然后用篩分設備將石墨從大量脈石中分離出常見的無定形碳材料有焦炭、木炭、炭黑、活來。最后,在浮選槽內(nèi)加入煤油之類的捕集劑,再性炭等。由于環(huán)境保護方面的考慮,木炭現(xiàn)已很經(jīng)離心分離和干燥,就可以得到w(C)量為70%~少采用。95%的石墨。(1)炭黑w(C)量在95%以上的石墨,需用化學方法炭黑主要用于橡膠工業(yè),如輪胎橡膠中的增萃取,或加熱到高溫使其中的氧化物雜質(zhì)分解、強添
8、加劑,在這方面的用量幾乎占炭黑總產(chǎn)量的揮發(fā)。90%以上。其余用于塑料行業(yè)以及制造墨水、墨天然石墨在鑄造行業(yè)中主要用于制作各種粉、油墨等用途。耐火涂料和脫模劑,樹脂粘結(jié)砂推廣應用后,其(2)活性炭用量已逐漸減