?增碳劑中碳、硫、氮、氫元素對鑄鐵件的影響

2022-07-15 15:20:18
一、碳元素對鑄鐵件的影響

在蠕墨鑄鐵中,碳的質量分數控制在3.5%~3.9%范圍內。經過蠕化處理后,碳主要是以蠕蟲狀石墨形式存在。碳含量較高時,金屬基體為鐵素體,抗拉強度、彈性模量和硬度有降低趨勢,而沖擊韌性和伸長率較好;碳含量較低時,金屬基體主要為珠光體,抗拉強度、彈性模量和硬度有所改善,而沖擊韌性和伸長率有所下降。

增碳劑加入時機對增碳效果的影響:

加入時機太早,影響吸收率;

加入時機太晚,會造成增碳劑熔化效果差,增碳不穩定。

二、硫元素對鑄鐵件的影響

硫元素具有穩定滲碳體、阻止石墨化擴展的作用。將少量硫單質溶于鐵素體及滲碳體中,能夠降低碳在液態鑄鐵中的溶解度。在鑄造成型過程中,大部分硫元素以硫化鐵和其它硫化夾雜物(硫化錳、硫化鈰)的形式存在于鑄鐵中。其中,硫化鐵的熔點低,且質軟而脆,能降低鑄鐵的強度,促進鑄鐵的收縮,并引起鑄鐵的過硬和裂紋形成。硫化錳的熔點高,且以顆粒狀分布,對鑄件的強度沒多大影響,但使鐵液變稠,流動性變差。

對于灰鑄鐵,硫的質量分數控制在低于0.15%,因此增碳劑中硫元素的質量分數一般控制在0.5%以內。

對于球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵,原鐵液的硫含量主要影響球化和蠕化處理效果,并消耗更多的球化劑和蠕化劑,因此越低越好,球化和蠕化處理后的硫的質量分數通常在0.02%以下,相應使用的增碳劑中硫元素的質量分數一般控制在0.05%以下。

三、氮元素對鑄鐵件的影響

   增碳劑氮元素含量過高容易引發鑄件氮氣孔缺陷,氮氣孔是鑄造生產中常見的缺陷之一,產生于鑄件內部、表面或近表面,呈大小不等的圓形、長形以及不規則形。液態金屬在冷卻凝固的過程中,氣體溶解度下降,析出的氣體來不及逸出就會產生氣孔,這類氣孔主要是氮氣孔和氫氣孔。對于灰鐵,適量的氮含量(60~120ml/m3)可以使石墨片長度縮短,彎曲程度增加,端部鈍化,長寬比減小,促進基體的珠光體化,提高鑄件抗拉強度以及硬度。但當鐵液在熔煉過程中吸收的氮量超過一定的臨界值時,在鑄件凝固的后期析出,周周又被已經形成固體的枝晶壁所包圍,得不到鐵液的補充時,就會形成存在于枝晶間的裂隙狀皮下氣孔,造成鑄件的氮氣孔缺陷。因此,要嚴格控制鑄鐵使用增碳劑的氮含量。

四、氫元素對鑄鐵件的影響

   增碳劑氫元素含量過高容易引發鑄件氫氣孔缺陷,氫氣孔是鑄造生產中常見的缺陷之一,產生于鑄件內部、表面或近表面,一般來說孔洞比較圓整,缺陷內表面光滑。

 


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