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碳和硅對鑄鐵組織與力學性能的影響
碳和硅對鑄鐵組織與力學性能的影響
機床床身鑄件|鏜床立柱|工作臺|橫梁碳和硅是普通鑄鐵中的最主要兩個元素，它們對鑄鐵的組織與性能起著決定性的作用，在生產(chǎn)上經(jīng)常是通過控制與調(diào)整碳和硅的含量來控制和改善普通灰鑄鐵的力學性能。碳在鑄鐵中是促進石墨化的元素，增加含碳量，可是鑄鐵的石墨化程度增加，形成石墨含碳量增加，石墨也變的粗大，基體中珠光體數(shù)量減少，鐵素體增加，在亞共晶鑄鐵中增加含碳量，能減小鑄鐵的結(jié)晶溫度范圍，使石墨分布均勻。碳所以能促進石墨化，主要由于碳本身是構(gòu)成石墨元素。增加含碳量，提高了鐵液中碳的濃度，也就促進了鐵液中自發(fā)結(jié)晶核心的形成。提高含碳量，也能使鐵液中未融化的石墨夾雜物增多，即非自發(fā)結(jié)晶核心也有所增加，碳還可以提高鐵液的實際結(jié)晶溫度，這些都為石墨化的進行創(chuàng)造了有利條件。為了提高鑄鐵強度，使金相組織中的石墨細小而量少，珠光體有所增多，就需要把含碳量適當降低。硅舊稱矽，能溶解在鐵中形成固溶體硅在鐵中溶解度較大，如硅在奧氏體中溶解度為2.5%，在鐵素體重溶解度為16.8%室溫。為了便于討論硅對鑄鐵組織性能的影響可利用fe-c-si三元素狀態(tài)的等硅部面圖來加以分析。將其與鐵碳二元素狀態(tài)比較，可以看出加入硅后，共晶、共析點的成分和溫度都有所變化。增加硅可使共晶含碳量和共析含碳量降低也使E點的含碳量降低。這些也表明硅能降低碳在鐵液中和在奧氏體中的溶解度。硅對共晶溫度影響與其結(jié)晶系統(tǒng)有關(guān)，硅能提高穩(wěn)定系統(tǒng)的共晶溫度但卻顯著地降低介穩(wěn)定系統(tǒng)的共晶溫度，硅對共析溫度的影響不論在穩(wěn)定或介穩(wěn)定系統(tǒng)中，共析溫度隨著含硅量的增加而有所提高因硅能使鐵碳狀態(tài)圖上共晶點等相變臨界點有所改變所以若要利用鐵碳二元素狀態(tài)圖來分析鑄鐵這種多元很近的實際結(jié)晶過程時，就必須考慮硅對共晶點等相變臨界點的影響程度，硅在鑄鐵中是強烈促進石墨化的元素。隨著含硅量的增加鑄鐵石墨化程度逐漸提高，珠光體數(shù)量減少，而鐵素體增多，同理在鑄鐵中若使含碳量降低，則鑄鐵的石墨化程度減少珠光體數(shù)量增多，鐵素體減少，若含硅量過低則可出現(xiàn)麻口或者白口組織。硅促進石墨化的作用是因為硅能使鑄鐵的共晶點和共析點向左上方移動，也就是說硅能降低碳在鑄鐵和固溶體中的溶解度，使石墨容易析出，硅提高了共晶和共析的轉(zhuǎn)變溫度使鑄鐵在較高的溫度下進行共晶和共析轉(zhuǎn)變，有利于石墨結(jié)晶核心的穩(wěn)定和碳原子鐵原子的擴散。硅還能減弱鐵碳的結(jié)合力促進滲碳體分解。這些都是有利于石墨化過程的進行。實驗表明若鑄鐵中沒有硅或含硅量很低時，即使是含碳量很高，石墨化也很困難，只有當鑄鐵中有硅存在時，碳量的提高才能起促進石墨化的作用?？傊?、硅都是促進石墨化的重要元素，它們對鑄鐵的組織與性能能喲這決定性的影響對石墨作用提高鑄鐵的碳當量，可使石墨數(shù)量增多，石墨粗大，共晶團顆粒增大，降低碳當量，可減少石墨的數(shù)量，使石墨細化，若碳當量過低，因增大了鑄鐵的結(jié)晶范圍使晶間石墨增多。
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