鑄造工（gōng）藝：五大元素對灰鑄鐵組（zǔ）織（zhī）和性能的影響

鑄鐵（tiě）中（zhōng）的五大元素是指碳（tàn）、矽、錳、硫、磷。碳和矽是普通灰鑄鐵中兩個最主要的化學元素，他們對鑄鐵的組織和性能有著決定性的影響（xiǎng），生產（chǎn）中經常通控（kòng）製與調整碳和矽的含量來控製和改善普通灰鑄鐵的組織與性能。

--碳--

碳本（běn）身就是構成石（shí）墨（mò）的元素，增加含碳量能使石墨（mò）的（de）均（jun1）質晶核增多，也能使鐵液中未溶（róng）解的石墨夾雜物增多，使石墨非均質晶核增多，從而可以提高鐵液的實際（jì）結晶溫度（dù）。因此，碳，碳鑄鐵中是促（cù）進石墨的元素。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（duō），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，數量減少，珠（zhū）光體增加，就（jiù）需要適當降低鑄鐵中的含碳量。

--矽（guī）--

矽是強烈促進石墨化的元素（sù）。增加含矽量可使鑄鐵的石（shí）墨化程度增大（dà），基體組織中鐵素體量增加而（ér）珠光體量減少。若含（hán）矽量過低，石墨化（huà）不（bú）良，則（zé）易出現（xiàn）麻口或白口組織。但矽含量過高（gāo），易使石墨粗大，力學性能降低。並且，在爐料的添加順序當（dāng）中，要嚴格（gé）遵守先增錳，再增碳，再增矽的工序要求。如果鑄鐵中不需（xū）要加錳（měng），則遵（zūn）守先增碳，後增矽的原則。因為矽和硫一樣，都（dōu）有（yǒu）影響增碳劑吸收作用。

--錳--

=錳是阻（zǔ）礙（ài）石墨（mò）化的元素，它使鑄鐵（tiě）基體中珠（zhū）光體量增多並得（dé）到細化的珠光體。在（zài）需要保證鑄（zhù）鐵的珠光（guāng）體時，通常將錳含量（liàng）控製在0.6%---1.2%的範圍內。錳含量過高則易使鑄鐵組織中（zhōng）出現自由滲碳體，呈現（xiàn）白口傾向。錳可以溶於鐵素（sù）體形成置換式固溶體，也可以溶解在滲碳體中形成含錳滲（shèn）碳體。錳溶解在滲碳體中，會加強鐵（tiě）與碳的結合能力，使滲碳體更為（wéi）穩定，因而（ér）阻礙石（shí）墨化。錳對於石墨化的影響，隻有在它與硫發生化學反應後，才能通過剩餘部（bù）分表現出來。

錳和硫之間有比（bǐ）較大的親和力，可發生以下反應

Mn+S=MnS

Mn+Fes=MnS+Fe

硫化錳的溶點高，在鐵液中多以固體質點存在，密度小，可（kě）人鐵液（yè）中浮出，或（huò）呈（chéng）顆粒狀夾雜物存在於（yú）鑄（zhù）鐵中，從而減弱硫的有害作用。為了充分（fèn）發揮錳抵消硫有（yǒu）害作用的能力，在生產，常常利用（yòng）錳對硫的抵消特性來調整錳硫比。

--硫--

-硫對鑄鐵石墨化的影響與其存形式有關。若硫以三元共晶（jīng）體或富鐵硫化物形態（tài）存在，則因熔點低，結晶時沿晶（jīng）粒邊界分布，阻礙鐵（tiě）、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，它以硫化鐵的形式完全溶解於鐵液中，並能降低碳在鐵中的溶解度（1%的硫約可降低（dī）0.5%的碳），其成分、性質和存在形式由鑄鐵中錳和（hé）其他元素的含量而決定。

另（lìng）外，硫在鑄鐵中惡化鑄鐵的鑄造性能，當鐵液中存在大量的硫化（huà）物（wù）時，鐵液的流動性就會降低，從而造成補縮性（xìng）能（néng）差，容易產生裂紋等（děng）缺陷。因此，一般將灰鑄鐵中的含硫量限製在0.1---0.12%以下。

--磷--

-磷對鑄鐵的石墨（mò）化影響不大。磷和矽（guī）一樣可使鑄鐵的共晶點左移，當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（shǐ）流（liú）動性提高，有利於獲得完整的鑄（zhù）件，特別是（shì）在澆注（zhù）薄壁件時，含磷量可達0.5%—0.8%。有時為了提高某些鑄鐵的耐磨性能，還會有意（yì）識地（dì）加入一些（xiē）磷，如機床（chuáng）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。