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鑄鐵中的五大元素是指碳、硅、錳、硫、磷。碳和硅是普通灰鑄鐵中兩個(gè)最主要的化學(xué)元素，他們對(duì)鑄鐵的組織和性能有著決定性的影響，生產(chǎn)中經(jīng)常通控制與調(diào)整碳和硅的含量來(lái)控制和改善普通灰鑄鐵的組織與性能。

碳

碳本身就是構(gòu)成石墨的元素，增加含碳量能使石墨的均質(zhì)晶核增多，也能使鐵液中未溶解的石墨夾雜物增多，使石墨非均質(zhì)晶核增多，從而可以提高鐵液的實(shí)際結(jié)晶溫度。因此，碳，碳鑄鐵中是促進(jìn)石墨的元素。但含碳量過(guò)高，會(huì)使鑄鐵的石墨化程度增大，石墨粗大，基體中球光體減少，鐵素體增多，使鑄件力學(xué)性能降低。為了提高鑄鐵的強(qiáng)度，使組織中的石墨細(xì)化，數(shù)量減少，珠光體增加，就需要適當(dāng)降低鑄鐵中的含碳量。

硅

硅是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素。增加含硅量可使鑄鐵的石墨化程度增大，基體組織中鐵素體量增加而珠光體量減少。若含硅量過(guò)低，石墨化不良，則易出現(xiàn)麻口或白口組織。但硅含量過(guò)高，易使石墨粗大，力學(xué)性能降低。并且，在爐料的添加順序當(dāng)中，要嚴(yán)格遵守先增錳，再增碳，再增硅的工序要求。如果鑄鐵中不需要加錳，則遵守先增碳，后增硅的原則。因?yàn)楣韬土蛞粯?，都有影響增碳劑吸收作用?/span>

錳

錳是阻礙石墨化的元素，它使鑄鐵基體中珠光體量增多并得到細(xì)化的珠光體。在需要保證鑄鐵的珠光體時(shí)，通常將錳含量控制在0.6%---1.2%的范圍內(nèi)。錳含量過(guò)高則易使鑄鐵組織中出現(xiàn)自由滲碳體，呈現(xiàn)白口傾向。錳可以溶于鐵素體形成置換式固溶體，也可以溶解在滲碳體中形成含錳滲碳體。錳溶解在滲碳體中，會(huì)加強(qiáng)鐵與碳的結(jié)合能力，使?jié)B碳體更為穩(wěn)定，因而阻礙石墨化。錳對(duì)于石墨化的影響，只有在它與硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，才能通過(guò)剩余部分表現(xiàn)出來(lái)。

錳和硫之間有比較大的親各力，可發(fā)生以下反應(yīng)

Mn+S=MnS

Mn+Fes=MnS+Fe

硫化錳的溶點(diǎn)高，在鐵液中多以固體質(zhì)點(diǎn)存在，密度小，可人鐵液中浮出，或呈顆粒狀?yuàn)A雜物存在于鑄鐵中，從而減弱硫的有害作用。為了充分發(fā)揮錳抵消硫有害作用的能力，在生產(chǎn)，常常利用錳對(duì)硫的抵消特性來(lái)調(diào)整錳硫比。

在鑄鐵生產(chǎn)，通常硫在0.08%---0.15%時(shí)，約需要0.4%---0.6%的錳與硫反應(yīng)，當(dāng)錳含量超過(guò)這個(gè)值時(shí)，才開始使珠光體和化合碳量增加。因此，錳加入到鑄鐵中時(shí)，開始不但不提高硬度，而且有使鑄鐵軟化的傾向。中有當(dāng)錳加到一定量時(shí)，鑄鐵的強(qiáng)度、硬度才有所提高。

當(dāng)鑄鐵中的含錳量較低、冷卻速度又較大時(shí)，會(huì)在晶粒邊界處形成三元共晶體或二元共晶體，或以富鐵的硫化物形態(tài)存在。當(dāng)含錳量較高時(shí)，則能形成高熔點(diǎn)硫化錳（熔點(diǎn)約為1650度）或其他高熔點(diǎn)硫化物，如三硫化二鋁、硫化鉻、三硫化二鈰、硫化鎂等。

硫

硫?qū)﹁T鐵石墨化的影響與其存形式有關(guān)。若硫以三元共晶體或富鐵硫化物形態(tài)存在，則因熔點(diǎn)低，結(jié)晶時(shí)沿晶粒邊界分布，阻礙鐵、碳原子的擴(kuò)散，從而可有力地阻礙石墨化的進(jìn)行。雖然硫在固溶體和滲碳體中的溶解度很小，但卻加強(qiáng)了鐵碳原子間的結(jié)合力，降低了碳的活度，使共晶轉(zhuǎn)變時(shí)穩(wěn)定系與亞穩(wěn)定系臨界溫度之間的距離縮小，促使鑄鐵按亞穩(wěn)定系進(jìn)行結(jié)晶，從而阻礙石墨化。特別是當(dāng)冷卻速度較大，碳、硅含量較低時(shí)，硫會(huì)促使共晶的過(guò)冷度增大，從而阻礙石墨化的作用更加強(qiáng)烈。因此，低碳、低硅，高硫的鐵液就易生產(chǎn)白口組織。

硫在鑄鐵中是有害元素，它以硫化鐵的形式完全溶解于鐵液中，并能降低碳在鐵中的溶解度（1%的硫約可降低0.5%的碳）但當(dāng)鑄鑄鐵凝固后，硫在固溶體（奧氏體和鐵素體）或滲碳體中的溶解度卻很小，約在鐵液中含硫0.02%時(shí)就可形成獨(dú)立的硫化物相，其成分、性質(zhì)和存在形式由鑄鐵中錳和其他元素的含量而決定。

此外，硫在鑄鐵中惡化鑄鐵的鑄造性能，當(dāng)鐵液中存在大量的硫化物時(shí)，鐵液的流動(dòng)性就會(huì)降低，從而造成補(bǔ)縮性能差，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此，一般將灰鑄鐵中的含硫量限制在0.1---0.12%以下。

磷

磷對(duì)鑄鐵的石墨化影響不大。磷和硅一樣可使鑄鐵的共晶點(diǎn)左移，當(dāng)鐵液中的磷含量達(dá)到1%時(shí)，可使共晶點(diǎn)含碳量在鐵液中減少0.3%。但與硅相反，磷會(huì)降低共晶轉(zhuǎn)變溫度。磷能完全溶解于鐵液中，但在固態(tài)下溶解度很小，并且隨著鑄鐵中含碳量的增加而減?。ㄈ缭诩冭F中可溶入1.2%的磷，而在含碳量3.5%的鑄鐵鐵中只能溶解0.3%的灰）。同時(shí)，磷在固態(tài)鐵中的擴(kuò)散速度慢，凝固過(guò)程中極易發(fā)生偏析而較多地集中在殘留的液體中，從而形成低熔點(diǎn)的磷共晶體。

在生產(chǎn)實(shí)踐中還發(fā)現(xiàn)，鑄鐵中含磷量較高時(shí)，鑄件產(chǎn)生粘砂、氣孔等缺陷的傾向明顯減少。磷還可以降低液相線溫度，使流動(dòng)性提高，有利于獲得完整的鑄件，特別是在澆注薄壁件時(shí)，含磷量可達(dá)0.5%—0.8%。還有一些對(duì)鑄鐵的力學(xué)性能要求不高、但要求表面花紋清晰的藝術(shù)鑄件，含磷量可達(dá)1%左右。有時(shí)為了提高某些鑄鐵的耐磨性能，還會(huì)有意識(shí)地加入一些磷，如機(jī)床床身、氣缸套和活塞環(huán)等，磷含量可達(dá)0.6%以上，稱為高磷鑄鐵。