Роль легирующих элементов в сером чугуне.

1. Марганец и сера
Generally speaking, sulfur is a harmful element. But for gray cast iron, a small amount of sulfur plays a very important role in the refinement of graphite core and cocrystal groups. Therefore, the sulfur content in gray cast iron should not be less than 0.06%, and it is best to keep between 0.06% and 0.08%. If the sulfur content is too high (>0.18 процентов ), появятся всевозможные вредные эффекты и ухудшат качество отливки.
Сера — элемент с сильной химической активностью. При очень низком содержании марганца в чугуне сера и железо образуют соединение FeS (температура плавления 1193 град.), а также образуют с железом и углеродом легкоплавкие сокристаллы (углерод 0.17%, сера 31,7%, остальное железо, температура плавления 975 градусов).
FeS может быть полностью растворен в растворе железа. При затвердевании железа количество серы или FeS в аустените и твердом растворе при науглероживании очень мало, постепенно они обогащаются оставшейся жидкой фазой и, наконец, осаждаются в виде сульфида, когда содержание серы в чугуне составляет 0,02 процента. , может появиться самостоятельный сульфид.
В сером чугуне сродство серы и марганца намного выше, чем у железа, и в реакции, описанной в следующем уравнении, преобладает образование MnS.
Mn плюс FeS MnS плюс Fe
Температура плавления MnS составляет 1620 градусов. В сером чугуне MnS представляет собой мелкое и безвредное серовато-голубое включение, которое рассеянно распределяется в металлической матрице и способствует повышению производительности обработки чугуна и увеличению срока службы инструмента.
В сером чугуне MnS и FeS могут взаимно растворяться, поэтому количество марганца и серы в сложном сульфиде (MnFe) S может быть различным. Сера и кислород также могут быть взаимно растворимы, поэтому в сером чугуне ситуация с сульфидами очень сложная, образующиеся соединения можно представить как FexMnySvOw, где значения x, y, v и W будут изменяться в зависимости от конкретных условий разливки. железо.
В последние годы исследования методом количественного металлографического анализа показали, что в 1 см3 зольного чугуна содержится около 43 млн включений MnS и (MnFe)S, а размер включений составляет 2~23 мкм. Общее количество включений составляет менее 0,01% от веса чугуна.
Когда сера присутствует в FeS или тройном сокристалле, она выделяется в жидкой фазе на границе раздела сокристаллического блока в процессе затвердевания, препятствует росту сокристаллической группы и увеличивает переохлаждение при затвердевании сокристалла. , тем самым увеличивая тенденцию к побелению чугуна. После затвердевания FeS или тройной сокристалл на границе группы сокристаллов будут снижать механические свойства чугуна и повышать хрупкость. В этом вредное действие серы.
Если к чугуну добавить достаточное количество марганца, чтобы подавить образование FeS и сформировать мелкие и рассеянные сульфидные включения, сера будет играть положительную и полезную роль в зарождении и росте графита. РЕЗУЛЬТАТЫ Чугун мелкий кристаллик мелкий, графит типа А, белого рта не будет. Чтобы форма графитового листа была удовлетворительной, минимальное содержание серы в сером чугуне должно быть 0,06%. Содержание серы ниже этого значения, а распределение листового графита в чугуне плохое, и легко получить белую горловину.
Основная роль марганца в сером чугуне заключается в удержании серы и ингибировании образования FeS. Потому что отношение атомного веса марганца к сере равно 1,71. Эквивалентное отношение MnS марганца и серы, образующихся в чугуне, составляет 1,71. Манг выше равновесия, называется