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​增碳剂中碳、硫、氮、氢元素对铸铁件的影响

2022-07-15 15:20:18
一、碳元素对铸铁件的影响

在蠕墨铸铁中,碳的质量分数控制在3.5%~3.9%范围内。经过蠕化处理后,碳主要是以蠕虫状石墨形式存在。碳含量较高时,金属基体为铁素体,抗拉强度、弹性模量和硬度有降低趋势,而冲击韧性和伸长率较好;碳含量较低时,金属基体主要为珠光体,抗拉强度、弹性模量和硬度有所改善,而冲击韧性和伸长率有所下降。

增碳剂加入时机对增碳效果的影响:

加入时机太早,影响吸收率;

加入时机太晚,会造成增碳剂熔化效果差,增碳不稳定。

二、硫元素对铸铁件的影响

硫元素具有稳定渗碳体、阻止石墨化扩展的作用。将少量硫单质溶于铁素体及渗碳体中,能够降低碳在液态铸铁中的溶解度。在铸造成型过程中,大部分硫元素以硫化铁和其它硫化夹杂物(硫化锰、硫化铈)的形式存在于铸铁中。其中,硫化铁的熔点低,且质软而脆,能降低铸铁的强度,促进铸铁的收缩,并引起铸铁的过硬和裂纹形成。硫化锰的熔点高,且以颗粒状分布,对铸件的强度没多大影响,但使铁液变稠,流动性变差。

对于灰铸铁,硫的质量分数控制在低于0.15%,因此增碳剂中硫元素的质量分数一般控制在0.5%以内。

对于球墨铸铁和蠕墨铸铁,原铁液的硫含量主要影响球化和蠕化处理效果,并消耗更多的球化剂和蠕化剂,因此越低越好,球化和蠕化处理后的硫的质量分数通常在0.02%以下,相应使用的增碳剂中硫元素的质量分数一般控制在0.05%以下。

三、氮元素对铸铁件的影响

   增碳剂氮元素含量过高容易引发铸件氮气孔缺陷,氮气孔是铸造生产中常见的缺陷之一,产生于铸件内部、表面或近表面,呈大小不等的圆形、长形以及不规则形。液态金属在冷却凝固的过程中,气体溶解度下降,析出的气体来不及逸出就会产生气孔,这类气孔主要是氮气孔和氢气孔。对于灰铁,适量的氮含量(60~120ml/m³)可以使石墨片长度缩短,弯曲程度增加,端部钝化,长宽比减小,促进基体的珠光体化,提高铸件抗拉强度以及硬度。但当铁液在熔炼过程中吸收的氮量超过一定的临界值时,在铸件凝固的后期析出,周周又被已经形成固体的枝晶壁所包围,得不到铁液的补充时,就会形成存在于枝晶间的裂隙状皮下气孔,造成铸件的氮气孔缺陷。因此,要严格控制铸铁使用增碳剂的氮含量。

四、氢元素对铸铁件的影响

   增碳剂氢元素含量过高容易引发铸件氢气孔缺陷,氢气孔是铸造生产中常见的缺陷之一,产生于铸件内部、表面或近表面,一般来说孔洞比较圆整,缺陷内表面光滑。