球墨铸铁的主要元素含量及对性能的影响

球墨铸铁主要化学成分包括碳、硅、锰、硫、磷五元素。对于一些对组织及性能有特殊要求的铸件，还包括少量的合金元素。为保证石墨球化，球墨铸铁中还须含有微量的残留球化元素。以下就球墨铸铁中所含的化学成分对性能的影响做详细的阐述：

1、  碳的作用和影响：

碳是球墨铸铁的基本元素，碳高有助于石墨化。由于石墨呈球状后石墨对机械性能的影响已减小到zui低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在3.5～3.9%之间，碳当量在4.1～4.7%之间。铸件壁薄、球化元素残留量大或孕育不充分时取上限；反之，取下限。将碳当量选择在共晶点附近不仅可以改善铁液的流动性，对于球墨铸铁而言，碳当量的提高还会由于提高了铸铁凝固时的石墨化膨胀提高铁液的自补缩能力。但是，碳含量过高，会引起石墨漂浮。

2、  硅的作用和影响

在球墨铸铁中，硅是第二个有重要影响的元素，它不仅可以有效地减小白口倾向，增加铁素体量，而且具有细化共晶团，提高石墨球圆整度的作用。但是，硅提高铸铁的韧脆性转变温度，降低冲击韧性，因此硅含量不宜过高，尤其是当铸铁中锰和磷含量较高时，更需要严格控制硅的含量。
3、硫的作用和影响

硫是一种反球化元素，它与镁、稀土等球化元素有很强的亲合力，硫的存在会大量消耗铁液中的球化元素，形成镁和稀土的硫化物，引起夹渣、气孔等铸造缺陷。球墨铸铁中硫的含量一般要求小于0.06%。

3、  磷的作用和影响

磷是一种有害元素。它在铸铁中溶解度极低，当其含量小于0.05%时，固溶于基体中，对力学性能几乎没有影响。当含量大于0.05%时，磷极易偏析于共晶团边界，形成二元、三元或复合磷共晶，降低铸铁的韧性。磷提高铸铁的韧脆性转变温度，当含磷量增加时，韧脆性转变温度就会提高。

4、  锰的作用和影响

球墨铸铁中锰的作用就主要表现在增加珠光体的稳定性，帮助形成炭化锰、炭化铁。这些碳化物偏析于晶界，对球墨铸铁的韧性影响很大。锰也会提高铁素体球墨铸铁的韧脆性转变温度，锰含量每增加0.1%，脆性转变温度提高10～12℃。因此，球墨铸铁中锰含量一般是愈低愈好，即使珠光体球墨铸铁，锰含量也不宜超过0.4～0.6%。一般都是遵循这一规律的。

合金元素的成分和含量的多少对球墨铸铁的性能有着极其重要的影响，在使用铸铁时，就应该对其合金元素的含量进行的化验分析。

5、球墨铸铁的成分分析主要分炉前分析和炉后分析，炉前分析一般用炉前分析仪，常用仪器有LC-TS3D型铁水在线碳硅分析仪，LC-TS6型炉前铁水质量管理仪电脑碳硅分析仪等规格仪器，主要测量球墨铸铁炉前的碳含量和硅含量以及碳当量，并计算出材质的硬度、抗拉强度等多项材质性能参数供铸造工程师参考，炉后成分分析又分为化学分析和光谱分析，化学分析一般采用LC-CS6D碳硫联测分析仪和LC-BS3C型智能元素分析仪，也可以采用LC-8电脑多元素联测分析仪以及其他型号仪器，光谱分析一般采用LC-750型光电直读光谱分析仪，一次性的检测球磨铸铁中的所有化学元素含量，方便快速。当然，球墨铸铁还要做的就是金相检测和硬度、抗拉性能等物理试验，金相分析可采用LC-100型金相图像分析系统，硬度试验一般采用HB系列布氏硬度计，抗拉压选用数显试验机，微机屏显试验机，微机控制试验机等三种系列规格。

编辑：南京联创分析仪器制造有限公司