影響鑄件品質(zhì)的常規(guī)元素主要有五種,分別是碳、硅、猛、硫、磷以上元素叫做基本元素,俗稱五大元素。它們是直接影響鑄件物理性能的一個重要元素。其主要作用如下:
一、碳元素是鑄件中最基本的成分。它不但是區(qū)分鋼或鐵的主要依據(jù),含碳量大于1.7%是鐵,低于1.7%的稱為鋼,在鑄造過程中,碳影響著鑄件的力學(xué)性能。
二、硅元素是鑄件中的有益元素,它和碳元素一樣,能促進石墨化,以孕育劑的方式添加有硅作用更明顯。對于鑄態(tài)球磨鑄件,增加含硅量有雙重作用,一方面它使?jié)B碳體、珠光體、三元磷共晶減少,鐵系體增加,因而降低強度和硬度,改善鑄件塑性;另一方面硅固溶強化鐵素體,使屈服點和硬度提高。硅改善鑄造流動性,增大凝固時體積膨脹,硅能改善耐熱、耐蝕性。硅在一定范圍內(nèi),有利于強度和韌性的提高,但使抗磨能有降低。故要取合適的量。一般情況下,灰鑄件硅含量在1.2%-3.0%,球墨鑄件中硅在2.0%-3.0%.
三、猛是鑄件重要元素之一,適量的猛,有助于生成紋理結(jié)構(gòu),增加堅固性和強度及耐磨性。
猛和硫一樣都是穩(wěn)定的化合物,是阻礙石墨化的元素,當(dāng)與硫共存時,錳和硫的親和力較大,會結(jié)合成MnS等化合物,在適當(dāng)溫度下,不僅無阻礙石墨化作用,還能中和硫,起著除硫作用。猛達到一事實上量時,能使鑄件強度高、硬度高、密度高、耐磨等優(yōu)點、此時硅量也相應(yīng)提高。
四、磷是有害元素,被作為雜質(zhì)對待。磷往往是影響鑄件力學(xué)性能,尤其是使韌性和致密性降低,是造成鑄件開裂的主要原因。因此磷應(yīng)限制含量最好在0.04%以下。但是磷能提高硬度,必善耐磨性,在某些耐磨鑄鐵中,要加入磷,其目的是利用磷共晶的耐磨性
五、硫也是一種雜質(zhì),屬有害元素。在鑄造中,硫元素與Mn,Mg 等其它元素親和力強,產(chǎn)生穩(wěn)定的碳化物,阻礙石墨化,消耗鐵液中的球化元素,形成MgS,MnS等殘渣,由于硫的消耗作用使有效的殘留球化元素含量過低則降低球化,還促進形成夾渣,皮下氣孔等缺陷。在普通灰鐵中,硫含量一般在0.02%-0.15%,在球墨鑄鐵中S≤0.02%,有時可視情況而定。
由此可見,鑄鐵實際上是一種以碳、硅、猛、硫、磷等元素為基礎(chǔ)十分復(fù)雜的化學(xué)過程。其中碳、硅是最基本的成分,錳含量一般較低時影響不大,硫、磷常被看做是雜質(zhì),因此常加以限制。其中每種元素對鑄鐵的品質(zhì)、凝固結(jié)晶、組織和性能均有一定的影響和作用。這就要求鑄造者在鑄造過程中應(yīng)對五大元素進行合理配比,它是提高鑄件質(zhì)量的一條途徑。