鑄鐵熔煉中元素有哪些負面作用别幹擾你的判斷
這裡所說的“幹擾元素”，是對灰鑄鐵和球墨鑄鐵的性能有負面影響而言的，不一定都是通常所謂的有害元素，其中有的在鋼材中是重要的合金元素，有的對于某些合金鑄鐵也是必不可少的。幹擾元素的來源有三個方面：
一是鋼材、鑄鋼件和鑄鐵件中通常都含有的有害元素，如硫、磷（一些耐磨鑄鐵中有時故意加入少量的磷）、鉛（易切削鋼中有時加入少量的鉛）等；
二是為改善鋼材的性能而特意加入的合金元素，如錳、鉻、钼、钛、釩、铌、硼等；
三則是混雜在爐料中的污染物。
幹擾元素對鑄鐵性能的影響
1．形成碳化物
鋼材中的合金元素，如Mn、Cr、V、Mo、Ti、B等，都是很強的碳化物形成元素，而且易偏析于鑄件最後凝固的部位，在晶界處濃度很高。對于灰鑄鐵，由于其組織中存在大量片狀石墨，強度本來就不高，延性和韌性很差，晶界處碳化物的影響并不那麼明顯。對于球墨鑄鐵，尤其是鐵素體球墨鑄鐵件、等溫淬火球墨鑄鐵件和優質厚截面球墨鑄鐵件，晶界處碳化物的影響往往是至關重要的。
鑄鐵中常見的碳化物形成元素
元素
來源
在鑄鐵中的影響
建議的控制值
Mn
生鐵、廢鋼
促進白口傾向
形成晶界碳化物
珠光體球墨鑄鐵件0.5％
鐵素體球墨鑄鐵件0.2％
Cr
廢鋼
促進白口傾向，
0.05％以上即形成晶界碳化物
鐵素體球墨鑄鐵件、厚大件0.05％
一般球墨鑄鐵件0.1％
廢鋼
灰鑄鐵中細化片狀石墨
增加珠光體量，顯著提高鑄鐵強度
含量太高即形成遊離滲碳體
灰鑄鐵中0.5％
球墨鑄鐵中0.1％
鐵素體球墨鑄鐵中0.02％
Mo
廢鋼
形成晶界碳化物
厚大球鐵鑄件0.05％
Ti
廢鋼、生鐵
強碳化物形成元素
灰鑄鐵中促成D型石墨
球墨鑄鐵中導緻石墨畸變
灰鑄鐵中0.3％
球墨鑄鐵中0.05％
感應爐襯
形成穩定的碳化物
0.005％
2．對石墨球化的影響
鑄鐵中加入Mg和以Ce為代表的稀土元素後，可以使石墨球化。如果金屬爐料中含有阻礙石墨球化的元素，就會影響石墨的球化。阻礙石墨球化的作用大緻可分為兩個方面：
（1）與Mg或稀土元素反應，産生氧化物、硫化物和氮化物，消耗球化元素。
起這種作用的主要是氧、硫和氮。此外，碲（Te）和硒（Se）也是消耗球化劑的元素。
（2）球狀石墨生成後，提高鑄鐵中的液相的穩定性，使石墨長大過程中，在各個方向成長不均勻，從而導緻石墨球畸變。
起這種作用的主要是磷、鋁、錫、銅、硼、銻、钛、铌等元素。這類元素偏析的傾向強，可以使鐵中的液相穩定，促進石墨成長的異向性，從而影響石墨的形态。
a）含B 0.04％b）含Sn 0.48％；
b）含Sb 0.085％d）含Cu 2.25％
因此，生産優質球墨鑄鐵件時，應特别留意鑄鐵中的钛含量。最近，制造高強度球墨鑄鐵件時，常常加入較多的銅。在這種條件下，應盡可能地将鑄鐵中的鋁含量控制得低一些。
3．産生縮孔的傾向增大
縮孔的特征有表面縮孔和内部的縮孔、縮松。钛、鋁的含量增高，鐵液的流動性惡化，産生表面縮孔的傾向增大。磷、錳、鉻、釩、钼等元素易偏析于最後凝固的部位，形成複合碳化物，導緻産生内部縮孔、縮松的傾向增大。日本三重縣技術綜合研究所藤川、村川等人的研究工作表明：灰鑄鐵中含有鋁、钛、釩、鉻、磷等元素，産生縮孔的傾向增大；球墨鑄鐵中，鋁含量自0.02％增加到0.4％，産生縮孔的傾向增大。
4．灰鑄鐵的強度降低
灰鑄鐵組織中石墨的形态（A型、B型、C型、D型或型E），對其力學性能有重要的影響，難以由硬度預測其強度。灰鑄鐵中鉛含量在0.005％以上，就可能産生魏氏體型石墨，導緻強度顯著降低。如果鑄鐵中還含有鋁、氫、鈣等元素，鉛含量在0.005％以下，就可能出現魏氏體型石墨。
一種厚壁灰鑄鐵件（厚度100～150㎜）在使用過程中破斷，作失效分析時發現，雖然基體組織基本上是珠光體，由于石墨為魏氏體型，硬度為148 HB，分析結果表明鉛含量很高，為0.025％，破斷處的顯微組織。
灰鑄鐵中常加入銻或錫，以穩定珠光體，提高其硬度。但是，如加入量太多，雖然硬度提高了，強度卻反而會降低。碳當量較高的灰鑄鐵中，錫的加入量對灰鑄鐵硬度和強度的影響。灰鑄鐵中添加銻，也有同樣的影響，而且易于使石墨的形态變異。
灰鑄鐵強度低下時，有必要注意钛的有害作用。钛含量增多時，加以鐵液中含有的硫的作用，會促使D型石墨形成。部分石墨成為D型後，基體組織中的鐵素體增多，會使鑄鐵的強度降低。幹擾元素‘钛’不僅來自廢鋼，我國生産的高矽鑄造生鐵中也往往含有钛，選用時應加注意。印度生産的鑄造生鐵中也有這樣的問題。
5．鑄鐵的硬度低
近年來，美國經常發生珠光體球墨鑄鐵的硬度低于尋常的情況，為查明其原因進行了研究，最近已經明确這是硼的影響。
鑄鐵中硼含量超過0.002％，就可以抑制銅穩定珠光體的作用，使鑄鐵的硬度降低。因此，生産中不僅要注意廢鋼和其他爐料中所含的硼，采用感應電爐熔煉時，還應注意築爐材料中加入的硼酸所造成的污染。
6．感應電爐爐襯的壽命低
近年來，用于熔煉鑄鐵的感應電爐日益增多，爐襯壽命不高的情況也十分多見，當然，耐火材料品質不高、築爐工藝掌握不好是出現這類問題的主要原因，但是，也不能忽視爐料帶來的問題。
如果采用鍍鋅鋼闆作爐料，鋅受熱後蒸發，侵入爐襯内，就會使爐料壽命降低。新築的爐襯燒結期間，鋅蒸汽的影響尤為嚴重。
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