五大元素對灰鑄鐵組織和性能的影響

　　鑄鐵中的五大元素是指碳、硅、錳、硫、磷。碳和硅是普通灰鑄鐵中兩個主要的化學(xué)元素，他們對鑄鐵的組織和性能有著決定性的影響，生產(chǎn)中經(jīng)常通控制與調(diào)整碳和硅的含量來控制普通灰鑄鐵的組織與性能。
　　--碳--
　　碳本身就是構(gòu)成石墨的元素，增加含碳量能使石墨的均質(zhì)晶核增多，也能使鐵液中未溶解的石墨夾雜物增多，使石墨非均質(zhì)晶核增多，從而可以提高鐵液的實際結(jié)晶溫度。因此，碳，碳鑄鐵中是石墨的元素。但含碳量過高，會使鑄鐵的石墨化程度增大，石墨粗大，基體中球光體減少，鐵素體增多，使鑄件力學(xué)性能降低。為了提高鑄鐵的強度，使組織中的石墨細化，數(shù)量減少，珠光體增加，就需要適當(dāng)降低鑄鐵中的含碳量。
　　--硅--
　　硅是強烈石墨化的元素。增加含硅量可使鑄鐵的石墨化程度增大，基體組織中鐵素體量增加而珠光體量減少。若含硅量過低，石墨化不良，則易出現(xiàn)麻口或白口組織。但硅含量過高，易使石墨粗大，力學(xué)性能降低。并且，在爐料的添加順序當(dāng)中，要嚴格遵守先增錳，再增碳，再增硅的工序要求。如果鑄鐵中不需要加錳，則遵守先增碳，后增硅的原則。因為硅和硫一樣，都有影響增碳劑吸收作用。
　　--錳--
　　=錳是阻礙石墨化的元素，它使鑄鐵基體中珠光體量增多并得到細化的珠光體。在需要保證鑄鐵的珠光體時，通常將錳含量控制在0.6%---1.2%的范圍內(nèi)。錳含量過高則易使鑄鐵組織中出現(xiàn)自由滲碳體，呈現(xiàn)白口傾向。錳可以溶于鐵素體形成置換式固溶體，也可以溶解在滲碳體中形成含錳滲碳體。錳溶解在滲碳體中，會加強鐵與碳的結(jié)合能力，使?jié)B碳體更為穩(wěn)定，因而阻礙石墨化。錳對于石墨化的影響，只有在它與硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，才能通過剩余部分表現(xiàn)出來。
　　錳和硫之間有比較大的親和力，可發(fā)生以下反應(yīng)
　　Mn+S=MnS
　　Mn+Fes=MnS+Fe
　　硫化錳的溶點高，在鐵液中多以固體質(zhì)點存在，密度小，可人鐵液中浮出，或呈顆粒狀夾雜物存在于鑄鐵中，從而減弱硫的有害作用。為了充分發(fā)揮錳抵消硫有害作用的能力，在生產(chǎn)，常常利用錳對硫的抵消特性來調(diào)整錳硫比。
　　--硫--
　　-硫?qū)﹁T鐵石墨化的影響與其存形式有關(guān)。若硫以三元共晶體或富鐵硫化物形態(tài)存在，則因熔點低，結(jié)晶時沿晶粒邊界分布，阻礙鐵、碳原子的擴散，從而可有力地阻礙石墨化的進行。
　　硫在鑄鐵中是有害元素，它以硫化鐵的形式溶解于鐵液中，并能降低碳在鐵中的溶解度（1%的硫約可降低0.5%的碳），其成分、性質(zhì)和存在形式由鑄鐵中錳和其他元素的含量而決定。
　　另外，硫在鑄鐵中惡化鑄鐵的鑄造性能，當(dāng)鐵液中存在大量的硫化物時，鐵液的流動性就會降低，從而造成補縮性能差，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此，一般將灰鑄鐵中的含硫量限制在0.1---0.12%以下。
　　--磷--
　　-磷對鑄鐵的石墨化影響不大。磷和硅一樣可使鑄鐵的共晶點左移，當(dāng)鐵液中的磷含量達到1%時，可使共晶點含碳量在鐵液中減少0.3%。
　　在生產(chǎn)實踐中鑄鐵中含磷量較高時，鑄件產(chǎn)生粘砂、氣孔等缺陷的傾向明顯減少。磷還可以降低液相線溫度，使流動性提高，有利于獲得完整的鑄件，特別是在澆注薄壁件時，含磷量可達0.5%—0.8%。有時為了提高某些鑄鐵的性能，還會有意識地加入一些磷，如機床床身、氣缸套和活塞環(huán)等，磷含量可達0.6%以上，稱為高磷鑄鐵。