JIS G 5501

JIS G 5501：1999灰铸铁件

1适用范围

本标准规定了具有片状石墨的铸铁件（以下间称“铸铁件”）

备考本标准的引用标准及对应的国际标准见附表1。

2用语的定义

本标准使用的主要的用语定义如下。

⑴单铸试块原则上采用与铸铁件相同的铸型，与每批铸铁件在相同条件下单独浇注的

试块。

⑵附铸试块在铸铁件本体上规定的位置，附着于铸铁件，原则上与铸铁件相同的铸型

浇注的试块。

⑶实体强度用试块从铸铁件上规定的位置直接采取的试块。

2种类记号

表1 种类记号

种类记号

FC100

FC150

FC200

FC250

FC300

FC350

3化学成分

铸铁件在特别必要的时候，按9.4条的规定进行试验，其化学成分应根据交货双方的协议。4机械性能

铸铁件根据表2，对单铸试块进行试验，测定抗拉强度和屈服强度。

硬度适用于订货方有要求的时候。

另外，附铸试块及实体强度用铸试块的抗拉强度见参考表1和参考表2。

参考表1 附铸试块的机械性能

参考表2 实体强度用试块的机械性能

注：试样的形状、尺寸根据交货双方的协议。

5形状尺寸，尺寸公差及质量

铸铁件的形状、尺寸根据图样或模样，尺寸公差在订货方未规定的场合，根据JIS B 0403 灰铸铁件的公差等级。

6外观

铸铁件的外观不能有有害的缺陷和孔类缺陷。

7制造方法

铸铁件的制造方法如下：

7.1 铸铁件使用冲天炉、电炉或其它适当的熔炉熔炼，铸造。

7.2 铸铁件根据交货双方的协议，进行消除应力的退火或其它的热处理。

8 试验

8.1 试验场所试验场所原则上在该铸铁件制造厂。

8.2 批次的构成批次的构成如下：

⑴从同一个浇包中浇注的2000kg以下的产品作为一批。

⑵产品超过2000kg的时候，一个产品作为一批。

⑶同一熔炼炉，采用同一配方连续生产的场合，最多每2小时出铁量作为一批。

⑷从2个以上的熔炼炉的熔液集中在一个浇包的时候，作为一批。

⑸不依据第⑴条，根据交货双方的协议，集中数批作为一组，取其中一批作为该组的代表。但是，这种情况下，应采用激冷试验、化学分析、热分析或其它的方法，确定是同一种类的熔液。

8.3试块

8.3.1 单铸试块单铸试块原则上用与铸铁件同种砂型，与每批铸铁件在同一条件下铸造。除预备外，试块数为1个。在铸铁件热处理的场合，试块亦应用同样的方法热处理。试块型的开箱温度应低于500℃。试块的形状、尺寸及允许误差见图1。

8.3.2 附铸试块附铸试块是铸件的壁厚在20mm以上，以及重量在200kg以上的场合，根据交货双方的协议而采用。

另外，试块的种类有图2两种，种类的选择以及在铸件上的位置，应根据交货双方的协议。但是，铸铁件热处理的场合，试块须在热处理结束之后，才能从铸件上切下。

图1 单铸试块的形状及尺寸图2 附铸试块的形状及尺寸

8.3.3 实体强度用试块实体强度用试块的形状和采取部位应根据交货双方的协议。

8.4 分析试验

8.4.1 分析试样分析试样原则上每批从浇包中采取一个。

但是，含碳量分析试样应从白口铁试料上采取。

另外，根据订货方的要求，从产品上取样的时候应根据交货双方的协议。

8.4.2 分析方法分析方法原则上根据下面的标准中任何一种。

JIS G 1211、JIS G 1212、JIS G 1213、JIS G 1214、JIS G 1215、JIS G 1253、JIS

G 1256、JIS G 1257

8.5机械性能试验

8.5.1 试样试样如下：

⑴拉伸试样采用JIS Z 2201的8号试样，其数量除预备外，为一个。

⑵硬度试样在拉伸试样上切取。

8.5.2 试验方法试验方法如下：

⑴拉伸试验方法根据JIS Z 2241。

⑵硬度试验方法根据JIS Z 2243。

9 重复试验重复试验如下：

9.1 试样存在缺陷或铸孔缺陷，从而影响试验的结果时，其试验无效。可以用预备试块再进行试验。

9.2 除第⑴条原因外，机械试验的结果的一部分不符合规定时，对于不符合规定的项，可以用预备试块再进行试验。其试块的数量应为9.5.1的2倍。

还有，重复试验的结果必须符合第5章的规定。

10 检查铸铁件的检查如下：

10.1 机械性能必须符合第5章的规定。

10.2 形状、尺寸，尺寸公差及质量必须符合第6章的规定。

10.3 外观必须符合第7章的规定。

10.4 铸铁件在检查前，不应进行妨碍检查的涂装等。

10.5 订货方可以指定进行破坏性检查和其它特殊检查。这时的检查方法以及是否合格的判定标准，交货双方事先应协定。

10.6 化学成分在特别必要的时候，必须符合第4章的规定。

11 表示

产品或每批用下面的事项表示。但是，其中一部分在订货方认可的时候，可以省略。

⑴种类记号

⑵制造厂名或代号

⑶制造顺序号

12 报告

制造厂在订货方有要求的时候，应提供记载制造顺序号的试验成绩书。

附表1

引用标准JIS B 0403 铸造件-尺寸公差方式及切削加工方式 JIS G 1211 铁和钢-碳的定量方法

JIS G 1212 铁和钢中的硅的定量方法

JIS G 1213 铁和钢中的锰的定量方法

JIS G 1214 铁和钢中的磷的定量方法

JIS G 1215 铁和钢-硫的定量方法

JIS G 1253 铁和钢电火花放电发光分光分析方法 JIS G 1256 铁和钢的萤光X射线分析方法

JIS G 1257 铁和钢原子吸收分析方法

JIS G 2201 金属材料的拉伸试样

JIS G 2241 金属材料的拉伸试验方法

JIS G 2243 布氏硬度试验方法

相关国际标准 ISO 185 Grey cast iron-Classfication

球墨铸铁化学成分

球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五大常见元素。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。同普通灰铸铁不同的是，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。? 1、碳及碳当量的选择原则：? 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最低程度，球墨铸铁的含碳量一般较高，在～%之间，碳当量在～%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。因此，球墨铸铁中碳当量的上限以不出现石墨漂浮为原则。? 2、硅的选择原则：? 硅是强石墨化元素。在球墨铸铁中，硅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（图1），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。球墨铸铁中终硅量一般在—%。选定碳当量后，一般采取高碳低硅强化孕育的原则。硅的下限以不出现自由渗碳体为原则。? 球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图2进行检验。如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。如果高于最佳区域，则容易出现石墨漂浮现象。如果低于最佳区域，则容易出现缩松缺陷和自由碳化物。 3、锰的选择原则：? 由于球墨铸铁中硫的含量已经很低，不需要过多的锰来中和硫，球墨铸铁中锰的作用就主要表现在增加珠光体的稳定性，促进形成(Fe、Mn)3C。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%，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～%。只有以提高耐磨性为目的的中锰球铁和贝氏体球铁例外。? 4、磷的选择原则：? 磷是一种有害元素。它在铸铁中溶解度极低，当其含量小于%时，固溶于基体中，对力学性能几乎没有影响。当含量大于%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，含磷量每增加%，韧脆性转变温度提高4～℃。因此，球墨铸铁中磷的含量愈低愈好，一般情况下应低于%。对于比较重要的铸件，磷含量应低于%。????球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图2进行检验。如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。如果高于最佳区域，则容易出现石墨漂浮现象。如果低于最佳区域，则容易出现缩松缺陷和自由碳化物。? ?5、硫的选择原则：? 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%。

灰铸铁的热处理

灰铸铁的热处理 退火 1.去应力退火为了消除铸件的残余应力，稳定其几何尺寸，减少或消除切削加工后产生的畸变，需要对铸件进行去应力退火。 去应力退火温度的确定，必须考虑铸铁的化学成分。普通灰铸铁当温度起过550℃时，即可能发生部分渗碳体的石墨化和粒化，使强度和硬度降低。当含有合金元素时，渗碳体开始分解的温度可提高到650℃左右。 通常，普通灰铸铁去应力退火温度以550℃为宜，低合金灰铸铁为600℃，高合金灰铸铁是可提高到650℃，加热速度一般选用60～120℃/h.保温时间决定于加热温度、铸件的大小和结构复杂程度以及对消除应力程度的要求。铸件去应力退火的冷却速度必须缓慢，以免产生二次残余内应力，冷却速度一般控制在20～40℃/h，冷却到200～150℃以下，可出炉空冷。 一些灰铸铁件的去应力退火规范示于表1. 2.石墨化退火灰铸铁件进行石墨化退火是为了降低硬度，改善加工性能，提高铸铁的塑性和韧性。 若铸件中不存在共晶渗碳体或其数量不多时，可进行低温石墨化退火；当铸件中共晶渗碳体数量较多时，须进行高温石墨化退火。 （1）低温石墨化退火，铸铁低温退火时会出现共析渗碳体石墨化与粒化，从而使铸件硬度降低，塑性增加。 灰铸铁低温石墨化退火工艺是将铸件加热到稍低于Ac1下限温度，保温一段时间使共析渗碳体分解，然后随炉冷却。

（2）高温石墨化退火，高温石墨化退火工艺是将铸件加热至高于Ac1上限以上的温度，使铸铁中的自由渗碳体分解为奥氏体和石墨，保温一段时间后根据所要求的基体组织按不同的方式进行冷却。 正火 灰铸铁正火的目的是提高铸件的强度、硬度和耐磨性，或作为表面淬火的预备热处理，改善基体组织。一般的正火是将铸件加热到Ac上限+30～50℃，使原始组织转变为奥氏体，保温一段时间后出炉空冷。形状复杂的或较重要的铸件正火处理后需再进行消除内应力的退火。如铸铁原始组织中存在过量的自由渗碳体，则必须先加热到Ac1上限+50～100℃的温度，先进行高温石墨化以消除自由渗碳体在正火温度范围内，温度愈高，硬度也愈高。因此，要求正火后的铸铁具有较高硬度和耐磨性时，可选择加热温度的上限。 正火后冷却速度影响铁素体的析出量，从而对硬度产生影响。冷速愈大，析出的铁素体数量愈少，硬度愈高。因此可采用控制冷却速度的方法）（空冷、风冷、雾冷），达到调整铸铁硬度的目的。 淬火与回火 1.淬火铸铁淬火工艺是将铸件加热到Ac1上限+30～50℃的温度，一般取850～900℃，使组织转变成奥氏体，并在此温度下保温，以增加碳在奥氏体中的溶解度，然后进行淬火，通常采用油淬。 对于形状复杂或大型铸件应缓慢加热，必要时可在500～650℃预热，以避免不均匀加热而造成开裂。 随奥氏体化温度升高，淬火后的硬度越高，但过高的奥氏体化温度，不但增加铸铁变形和开裂的危险，并产生较多的残留奥氏体，使硬度下降。 灰铸铁的淬透性与石墨大小、形状、分布、化学成分以及奥氏体晶粒度有关。

球墨铸铁化学成分完整版

球墨铸铁化学成分集团标准化办公室：[VV986T-J682P28-JP266L8-68PNN]

球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五大常见元素。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。同普通灰铸铁不同的是，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。 1、碳及碳当量的选择原则： 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最低程度，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。因此，球墨铸铁中碳当量的上限以不出现石墨漂浮为原则。 2、硅的选择原则： 硅是强石墨化元素。在球墨铸铁中，硅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（图1），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。球墨铸铁中终硅量一般在1.4—3.0%。选定碳当量后，一般采取高碳低硅强化孕育的原则。硅的下限以不出现自由渗碳体为原则。 球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图2进行检验。如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。如果高于最佳区域，则容易出现石墨漂浮现象。如果低于最佳区域，则容易出现缩松缺陷和自由碳化物。 3、锰的选择原则： 由于球墨铸铁中硫的含量已经很低，不需要过多的锰来中和硫，球墨铸铁中锰的作用就主要表现在增加珠光体的稳定性，促进形成(Fe、Mn)3C。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%。只有以提高耐磨性为目的的中锰球铁和贝氏体球铁例外。 4、磷的选择原则： 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，含磷量每增加0.01%，韧脆性转变温度提高4～4.5℃。因此，球墨铸铁中磷的含量愈低愈好，一般情况下应低于0.08%。对于比较重要的铸件，磷含量应低于0.05%。球墨铸铁中碳硅含量确定以后，可用图2进行检验。如果碳硅含量在图中的阴影区，则成分设计基本合适。如果高于最佳区域，则容易出现石墨漂浮现象。如果低于最佳区域，则容易出现缩松缺陷和自由碳化物。 5、硫的选择原则： 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%。

HT250灰铸铁

灰铸铁性能分析 材料名称：灰铸铁 牌号：HT250 标准：GB 9439-88 ●特性及适用范围： 为珠光体类型的灰铸铁。其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，需进行人工时效处理。可用于要求高强度和一定耐蚀能力的泵壳、容器、塔器、法兰、填料箱本体及压盖、碳化塔、硝化塔等；还可制作机床床身、立柱、气缸、齿轮以及需经表面淬火的零件 ●化学成份： 碳 C ：～ 硅 Si：～ 锰 Mn：～ 硫 S ：～ 磷 P ：～ ●力学性能： 抗拉强度σb (MPa)：250 硬度：(RH=1时)209HB 试样尺寸：试棒直径：30mm ●热处理规范及金相组织： 热处理规范：（由供方定，以下为某试样的热处理规范，供参考）铸态 金相组织：片状石墨＋珠光体 生产HT200 HT250 灰铸铁，灰铸铁性能用途及。铸铁可分为 ①灰口铸铁。含碳量较高（％～％），碳主要以片状石墨形态存在，断口呈灰色，简称灰铁。熔点低（1145～1250℃），凝固时收缩量小，抗压强度和硬度接近碳素钢，减震性好。用 于制造机床床身、汽缸、箱体等结构件。 ②白口铸铁。碳、硅含量较低，碳主要以渗碳体形态存在，断口呈银白色。凝固时收缩大，易产生缩孔、裂纹。硬度高，脆性大，不能承受冲击载荷。多用作可锻铸铁的坯件和制作耐 磨损的零部件。 ③可锻铸铁。由白口铸铁退火处理后获得，石墨呈团絮状分布，简称韧铁。其组织性能均匀， 耐磨损，有良好的塑性和韧性。用于制造形状复杂、能承受强动载荷的零件。 ④球墨铸铁。将灰口铸铁铁水经球化处理后获得，析出的石墨呈球状，简称球铁。比普通灰 口铸铁有较高强度、较好韧性和塑性。用于制造内燃机、汽车零部件及农机具等。 ⑤蠕墨铸铁。将灰口铸铁铁水经蠕化处理后获得，析出的石墨呈蠕虫状。力学性能与球墨铸 铁相近，铸造性能介于灰口铸铁与球墨铸铁之间。用于制造汽车的零部件。 ⑥合金铸铁。普通铸铁加入适量合金元素（如硅、锰、磷、镍、铬、钼、铜、铝、硼、钒、锡等）获得。合金元素使铸铁的基体组织发生变化，从而具有相应的耐热、耐磨、耐蚀、耐低温或无磁等特性。用于制造矿山、化工机械和仪器、仪表等的零部件。 铸铁的分类 分类方法分类名称说明

灰铸铁中各元素作用

灰铸铁中各元素作用 1、碳、硅 碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加，强度硬度下降。相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能。 但是降低碳当量会导致铸造性能下降。 2、锰：锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在灰铸铁中具有 稳定和细化珠光体作用，在 Mn=0．5％～1％范围内，增加锰量，有利于强度、硬度的提高。 3、磷：铸铁中含磷量超过0.02%，就有可能出现晶间磷共晶。磷在奥 氏体中的溶解度很小，铸铁凝固时，磷基本上都留在液体中。共晶凝固接近完成时，共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成（Fe-2%、C-7%、P）。此液相约在955℃凝固。 铸铁凝固时，钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。铸铁中含磷量高时，除磷共晶本身的有害作用外，还会使金属基体中所含的合金元素减少，从而减弱合金元素的作用。 磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状，凝固收缩很难得到补给，铸件出现缩松的倾向较大。 4、硫：降低铁液流动性，增加铸件热裂倾向，是铸件中的有害元素。 很多人认为硫含量越低越好，实则不然，当硫含量≤0．05％时，此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰

退的很快，常常在铸件中产生白口。 5、铜：铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素，主要原因是由于铜熔 点低（1083℃），易熔解，合金化效果好，铜的石墨化能力约为硅的1／5，因此能降低铸铁的白口倾向，同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体，因而增加铸铁的硬度及强度。但是并非铜量越高越好，铜的适宜加入量为0．2％～0．4％当大量地加铜时，同时又加入锡和铬的做法对切削性能是有害的，它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。 6、铬：铬的合金化效果是非常强烈的，主要是因为加铬使铁水白口 倾向增大，铸件易收缩，产生废品。所以，应对铬量加以控制。 一方面希望铁水中含有一定量的铬，以提高铸件的强度和硬度； 另一方面又将铬严格控制在下限，以防止铸件收缩而造成废品率增加。传统的经验认为，原铁水铬量超过0．35％时，将对铸件产生致命的影响。 7、钼：钼是典型的化合物形成元素，是很强的珠光体稳定元素，它 能细化石墨，在ωMo<0．8％时，钼能细化珠光体，同时能强化珠光体中的铁素体，从而能有效地提高铸铁的强度和硬度。

灰铸铁的化学成分与抗拉强度的关系

灰铸铁的化学成分与抗拉强度的关系 灰铸铁抡学成分与抗拉强度存在着一定的关系，大致满足如下公式： (1000806)b G C R S σ=- (1) /(4.230.3120.275)C S C Si P =-- (2) 式中G R ——相对强度，是衡量灰铸铁质量的指标，与铸铁的化学成分、浇铸工艺和浇铸环境等因素有关，正常的生产条件下，一个时期内这些因素大致是不变的。 C S ——共晶度，表示灰铸铁的化学成分接近共晶点的程度,C S 越高，石墨化 程度就越强。 具体应用如下： （1） 求出一个时期的共晶度和相对强度的平均值C S 和G R 值。 G R 值计算公式由(1)导出 /(1000806)G C b R S σ=-实测 （3） 1 1i n C ci i S S n ===∑ （4） 1 1i n G G i R R n ===∑ （5） 时期的长短可视具体情况而定，根据铸件生产的稳定情况而定。求平均值时应剔除最大值和最小值，因为最大值和最小值往往包含有偶然因素造成的异常点。应使求得的平均值接近真实情况。 （2） 根据每天铸件的化学成分，用公式（1）、（2）、（3）求得当日铸件的C S 值、 G R 值和b σ值,如果b σ值不符合要求,说明该化学成分不合格,应予以及时调整。 表:铸件化学成分、性能、C S 值及G R 值关系表

（3） 共晶度C S 值和相对强度G R 值控制： 目前国家对灰铸铁的化学成分无统一标准，各工厂大都根据经验确定。一般共晶度C S 以值0.8～1.0，相对强度G R 取值1.0～1.3。共晶成分的灰铸铁具有良好的流动性，具有较强的石墨化能力，这对铸件的质量是有益的。如果共晶度C S ＞1时，铸件结晶时由于产生了初晶的C 型块状石墨而导致铸件强度下降，使相对强度值也下降。 当相对强度值G R ＜1时，说明铸铁的孕育不够完善。国外一些工厂认为， G R 1.15～1.20时，铸铁的性能最理想。 由 4.230.3120.275C C S Si P = -- （假设P=0.07%） C S 在所不惜0.8～1.0之间 则有3.3686-0.2496Si ＜C ＜4.21075-0.312Si C S 在0.92～0.97之间 则有3.87389-0.28704Si ＜C ＜4.0844275-0.3026Si 共晶度 4.260.3() C C S Si P = -+ 相对强度1020825b TS C R S σ= - 相对硬度538355HB C HB R S = - 质量比（正常度）TS Q HB R R R = 由公式（2）P 平均含量约0.06%得出以下两式： 由C S =C/（4.2135-0.312Si ） 取C S =0.93 得Si=13.505-C/0.29016 由HB=538-355 C S 取C S =0.93 得HB=208

球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响

球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响

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球墨铸铁简介: 球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。 析出的石墨呈球形的铸铁。球状石墨对金属基体的割裂作用比片状石墨小，使铸铁的强度达到基体组织强度的70~90％,抗拉强度可达１20kｇｆ／mm2,并且具有良好的韧性。球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量 3.6～3.8%,含硅量２.0～3.0%，含锰、磷、硫总量不超过1.5%和适量的稀土、镁等球化剂。 制造步骤: (一)严格要求化学成分,对原铁液要求的碳硅含量比灰铸铁高，降低球墨铸铁中锰，磷,硫的含量 (二）铁液出炉温度比灰铸铁更高，以补偿球化,孕育处理时铁液温度的损失(三)进行球化处理，即往铁液中添加球化剂 (四）加入孕育剂进行孕育处理 (五）球墨铸铁流动性较差,收缩较大，因此需要较高的浇注温度及较大的浇注系统尺寸,合理应用冒口,冷铁,采用顺序凝固原则 （六）进行热处理 ?球墨铸铁中所含的化学成分及其含量对性能的影响

球墨铸铁化学成分主要包括碳、硅、锰、硫、磷五种元素。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及其含量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最低程度,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%。 ４、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

灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施

灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施

灰铸铁缺陷产生的原因分析及预防措施 一、影响灰铸铁力学性能的主要因素： 化学成分（C、Si、Mn、P、S合金元素）灰铸铁的力学性能金相组织 石墨的形状、大小、分布工艺因素和冶金因素 和数量以及基体组织 工艺、冶金因素：主要有冷却速度，铁液的过热处理、孕育处理、炉料特性等（1）关于冷却速度的影响铸铁是一种对冷却速度敏感性很大的材料，同一铸件的厚壁和薄壁部分，内部和外表都可能获得相差悬殊的组织，俗称为组织的不均匀性。因为石墨化过程在很大程度上取决于冷却速度。影响铸件冷却速度的因素较多：铸件壁厚和重量、铸型材料的种类、浇冒口和重量等等。由于铸件的壁厚、重量和结构取决于工作条件，不能随意改变，故在选择化学成分时应考虑到它们对组织的影响。 （2）关于铁液孕育处理的影响孕育处理就是在铁液进入铸件型腔前，把孕育剂附加到铁液中以改变铁液的冶金状态，从而可改善铸铁的显微组织和性能。 对灰铸铁而言，进行孕育处理是为了获得A型石墨、珠光体基体、细小共晶团的组织，以及减少铸件薄壁或边角处的白口倾向和对铸件壁厚的敏感性；对可锻铸铁而言，是为了缩短短退火周期，增大铸件的允许壁厚和改善组织的结构；对球墨铸铁而言，是为了减少铸件白口倾向，提高球化率和改善石墨的圆整性。 （3）关于铁液过热处理的影响。提高铁液过热温度可以：①增加化合碳含量和相应减少石墨碳含量，②细化石墨，并使枝晶石墨的形成，③消除铸铁的“遗传性”，④提高铸件断面上组织的均匀性，⑤有利于铸件的补缩。同样，铁液保温也有铁液过热的类似作用。

（4）关于炉料特性的影响实际生产中往往发现改变金属炉料（例如采用不同产地的生铁或改变炉料的配比等)而化学成分似乎无变化的情况下铸铁具有不同的组织和性能，这说明原材料的性质直接影响着用它熔炼出来的铸铁的性质，称为铸铁的：“遗传性”为此，采用提高铁液温度和使用多种铁料配料可消除这种“遗传性”，并改善铸铁的组织和性能。 综上所述，铸铁的工艺因素和冶金因素对铸铁的力学性能有着很大的影响，因此，不应忽视对这些影响因素的控制。 二、灰铸铁不可用热处理的方法来达到牌号要求 一般说来，热处理能在很大程度上改善铸造合金的组织和性能，但在灰铸铁条件下，热处理所能发挥的作用相对较小。在灰铸铁中，石墨对铸铁性能的影响很大，而任何的热处理方法都不能改变石墨的形态和分布，故不可通过热处理来有效地提高灰铸铁的性能使之达到牌号要求。 但是，提高灰铸铁力学性能的方法很多，如合理选配化学成分、改变炉料组成、过热处理铁液、孕育处理、微量或低合金化等，都可取得很好效果。 三、生产高牌号灰铸铁（孕育铸铁）的注意事项 生产产高牌号灰铸铁(一般指HT200以上)时，为了获得高的力学性能，必须尽可能地减少石墨的数量、减小石墨的长度。传统的方法就是降低铁液的碳、硅含量、提高铁液的冷凝速度，但幅度稍大时就会出现D型过冷石墨及白口，反而降低灰铸铁的力学性能。 在炉前或在浇注前往铁液中添加适量的、以硅铁为主的铁合金碎粒被称作孕育处理。孕育处理在铁液中提供大量的、石墨借以生核的生核质点。有效的

第2章灰铸铁

第二章普通灰铸铁 第一节铁－碳双重相图 合金相图是分析合金金相组织的有用工具。铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金，但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅，所以，除根据铁－碳相图来分析铸铁的金相组织外，还必须研究铁－碳－硅三元合金的相图。 一、铁－碳相图的二重性 从热力学的观点看，在一定的条件下，高温时的渗碳体能自动分解成为奥氏体和石墨，这表明渗碳体的自由能较高，亦即在这个条件下一定成分的铸铁以奥氏体和石墨的状态存在时具有较低的能量，是处于稳定平衡的状态，说明了奥氏体加渗碳体的组织，虽然亦是在某种条件下形成，在转变过程中也是平衡的，但不是最稳定的。 从结晶动力学（晶核的形成与长大过程）的观点来看，以含C % 的共晶成分液体在低于共晶温度的凝固为例：在液体中形成含C % 的渗碳体晶核要比形成含C 100% 的石墨核容易，而且渗碳体是间隙型的金属间化合物，并不要求铁原子从晶核中扩散出去。因此，在某些条件下，奥氏体加石墨的共晶转变的进行还不如莱氏体共晶转变那样顺利。 至于共析转变，也可以从热力学、动力学两方面去分析而得到和上面相似的结论。 C相图只是介稳定的，Fe－C（石墨）由此可见，从热力学观点上看，Fe－Fe 3 C相图转变也是相图才是稳定的。从动力学观点看，在一定条件下，按Fe－Fe 3 可能的，因此就出现了二重性。 二、铁－碳双重相图及其分析 对铸铁合金长期使用与研究的结果，人们得到了如图2﹣1所示的铁碳合金 C介稳定系相图与Fe－C（石墨）稳定系相图，分别以实双重相图，即Fe－Fe 3 线和虚线表示。表2﹣1为图中各临界点的温度及含碳量。