碳和硅对铸铁组织与力学性能的影响

机床床身铸件|镗床立柱|工作台|横梁碳和硅是普通铸铁中的最主要两个元素，它们对铸铁的组织与性能起着决定性的作用，在生产上经常是通过控制与调整碳和硅的含量来控制和改善普通灰铸铁的力学性能。碳在铸铁中是促进石墨化的元素，增加含碳量，可是铸铁的石墨化程度增加，形成石墨含碳量增加，石墨也变的粗大，基体中珠光体数量减少，铁素体增加，在亚共晶铸铁中增加含碳量，能减小铸铁的结晶温度范围，使石墨分布均匀。碳所以能促进石墨化，主要由于碳本身是构成石墨元素。增加含碳量，提高了铁液中碳的浓度，也就促进了铁液中自发结晶核心的形成。提高含碳量，也能使铁液中未融化的石墨夹杂物增多，即非自发结晶核心也有所增加，碳还可以提高铁液的实际结晶温度，这些都为石墨化的进行创造了有利条件。为了提高铸铁强度，使金相组织中的石墨细小而量少，珠光体有所增多，就需要把含碳量适当降低。硅旧称矽，能溶解在铁中形成固溶体硅在铁中溶解度较大，如硅在奥氏体中溶解度为2.5%，在铁素体重溶解度为16.8%室温。为了便于讨论硅对铸铁组织性能的影响可利用fe-c-si三元素状态的等硅部面图来加以分析。将其与铁碳二元素状态比较，可以看出加入硅后，共晶、共析点的成分和温度都有所变化。增加硅可使共晶含碳量和共析含碳量降低也使E点的含碳量降低。这些也表明硅能降低碳在铁液中和在奥氏体中的溶解度。硅对共晶温度影响与其结晶系统有关，硅能提高稳定系统的共晶温度但却显著地降低介稳定系统的共晶温度，硅对共析温度的影响不论在稳定或介稳定系统中，共析温度随着含硅量的增加而有所提高因硅能使铁碳状态图上共晶点等相变临界点有所改变所以若要利用铁碳二元素状态图来分析铸铁这种多元很近的实际结晶过程时，就必须考虑硅对共晶点等相变临界点的影响程度，硅在铸铁中是强烈促进石墨化的元素。随着含硅量的增加铸铁石墨化程度逐渐提高，珠光体数量减少，而铁素体增多，同理在铸铁中若使含碳量降低，则铸铁的石墨化程度减少珠光体数量增多，铁素体减少，若含硅量过低则可出现麻口或者白口组织。硅促进石墨化的作用是因为硅能使铸铁的共晶点和共析点向左上方移动，也就是说硅能降低碳在铸铁和固溶体中的溶解度，使石墨容易析出，硅提高了共晶和共析的转变温度使铸铁在较高的温度下进行共晶和共析转变，有利于石墨结晶核心的稳定和碳原子铁原子的扩散。硅还能减弱铁碳的结合力促进渗碳体分解。这些都是有利于石墨化过程的进行。实验表明若铸铁中没有硅或含硅量很低时，即使是含碳量很高，石墨化也很困难，只有当铸铁中有硅存在时，碳量的提高才能起促进石墨化的作用。总之碳、硅都是促进石墨化的重要元素，它们对铸铁的组织与性能能哟这决定性的影响对石墨作用提高铸铁的碳当量，可使石墨数量增多，石墨粗大，共晶团颗粒增大，降低碳当量，可减少石墨的数量，使石墨细化，若碳当量过低，因增大了铸铁的结晶范围使晶间石墨增多。

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