化学成分对球墨铸铁性能的影响

（一） 铜

在铸态球墨铸铁的生产中，控制珠光体数量的最佳措施就是附加铜。但是，当加铜量小于0．4%时，对于珠光体数量没有明显影响。而在加铜量超过0．5%方有明显效果。但是，当加铜量超过2%时，会出现富铜相，导致力学性能的恶化。因此，在铸态球墨铸铁的生产中，加铜量为0．5%～1．5%。在相同的铸件壁厚条件下，加铜量增多，则珠光体数量增多；随铸件壁厚的增加，加铜量也要相应增加。

（二） 硅

图9-4　硅对临界转变温度的影响

加硅可以显著增加球墨铸铁中的铁素体含量，当硅量达3%以上时，很容易在铸态得到铁素体基体组织。但是，硅能使球墨铸铁的脆性转变温度提高，这对低温工作的零件是极其不利的。图9-4是不同含硅量对球墨铸铁临界转变温度的影响。可以看出，随含硅量增加，球墨铸铁的临界转变温度升高。当含硅量为2．77%时，其临界转变温度大约是-30℃；而当含硅量增至w（Si）=3．63%时，则临界转变温度升高至零度。由此表明，这种球墨铸铁不宜在低温下工作。为此，即使对于铁素体球墨铸铁，其终硅量也限制在2．5%以下。

（三） 锰

锰可以显著增加球墨铸铁中珠光体含量，但是锰也形成碳化物，富集在共晶团边界，导致力学性能恶化。为此，即使对于珠光体基体球墨铸铁，其含锰量也不应超过0．3%；对于铁素体球墨铸铁，其含锰量则应在0．2%以下。图9-5是锰对铸态球墨铸铁力学性能的影响。图9-5表明，随含锰量的增加，抗拉强度和硬度增加而伸长率下降，当含锰量w（Mn）≤0．35%时，伸长率为15%～21%，抗拉强度为450MPa；当含锰量w（Mn）=0．35%～0．7%时，伸长率为7%～14%，抗拉强度达500～600MPa；但是当含锰量w（Mn）=0．6%～0．9%时，伸长率则下降至3%～7%，抗拉强度大于600MPa。图9-6是含锰量对铸态球墨铸铁珠光体数量的影响。图9-6表明，随着含锰量增加，珠光体数量急剧增加。尽管如此，为了防止在铸态球墨铸铁中出现游离渗碳体（含锰的碳化物），还是要把含锰量控制到较低的水平。

(www.xing528.com)

图9-5　锰对铸态球墨铸铁力学性能的影响

图9-6　锰对铸态球墨铸铁珠光体数量的影响

（四） 磷

在生产球墨铸铁时，如果磷超过0．05%，就可在金相组织中有磷共晶析出；如果含磷量w（P）≥0．08%时，则磷共晶明显易见。此时，铸态球墨铸铁的断后伸长率明显下降，虽然它的硬度和抗拉强度有所上升（见图9-7）。

图9-7　磷对铸态球墨铸铁力学性能的影响

磷使脆性转变温度升高。每增加磷0．01%，则球墨铸铁的脆性转变温度升高4～4．5℃。当含磷量w（P）≤0．075%、含硅量w（Si）=2．5%～3．0%范围内，-40℃的冲击韧度在100J/cm2 以上。但是，当含磷量w（P）≥0．08%、含硅量w（Si）≥2．6%时，-40℃的冲击韧度急剧下降至40J/cm2。由此可见磷对球墨铸铁冲击韧度及冷脆转变温度的影响十分显著。为此，应力求减少铸态球墨铸铁的含磷量，最好是w（P）≤0．06%。