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灰铸铁的几个关键技术问题的探讨灰铸铁的几个关键技术问题的探讨 灰铸铁中锰、硫的特性及作用灰铸铁中的锰、硫是一对非常特殊的元素，由于锰、硫要形成MnS夹杂物，这就使得锰、硫的作用变得有些特殊。锰?我们一直把锰作为一个合金化元素来用，认为加锰能提高灰铸铁的强度和硬度，这种观点很少有人怀疑过。但是，通过试验却发现事实并非如此。在碳硅量高，硫量也较高的前提下，加锰后灰铸铁的性能并没有提高，反而下降。对于这样的结论，我们经过了反复的验证，试验结果见表1。表1? 锰对灰铸铁性能的影响组 次?原铁液化学成分（(wb) (%)?孕育剂及加入量?性能/MPa??C? Si? Mn? P? S? Cr? Cu? Sn?? φ30 试棒?φ60试棒?第一组?3.30?1.70?0.40?0.03?0.11?0.20?0.55?0.02?锶锆0.35?330?250???0.70?? 同上?300?245???0.95?? ?315?235?第二组?3.10?1.72?0.44?0.03?0.12?0.21?0.58?0.02?硅铁0.40?360?290???0.80? ?同上?326?260? 由于加锰反而使性能降低，因此，在碳硅量高、硫量也较高的情况情况下，w(Mn)控制在0.4%～0.5%的范围内有利于生产高强度灰铸铁。硫?灰铸铁中的硫究竟是有利还是有害，对硫的认识经过了一个逐步提高的过程；从认为硫是有害元素，到灰铸铁中要加入一定量的硫来改善切削性能，改善孕育效果和石墨形态。我们逐步认识了灰铸铁中硫在一定含量范围内是有利的，这个w(S)范围是0.08%～0.12%。灰铁液中的硫过低是不利的：石墨形态差，孕育的效果也不好。但对于这一点，仍有很多人认识不足。当w(S)小于0.05%时，一定要进行增硫处理，否则，孕育效果差。许多人已经知道灰铸铁中加硫会发改善切削性能，而除此之外，加硫还能提高灰铸铁的性能，表2 是一组试验数据，可以说明。表2? 硫对灰铸铁性能的影响组 次?原铁液化学成分（(wb) (%)?孕育剂及加入量?性能/MPa??C? Si? Mn ?P? S ?Cr Cu?Sn??φ30 试棒?φ60试棒?第一组?3.35?2.02?0.47?0.03?0.02?0.24?0.57?0.02?75硅铁0.3?260?220???0.05??同上?280?220???0.08???275?230??? 0.11???290?225?第二组?3. 08?1.70?0.42?0.03?0.05?0.17?0.58?0.04?硅铁0.40?292????0.10??同上?350?? 加硫能提高灰铸铁性能是由于硫改善石墨形态，并细化共晶团的结果。随着硫量的提高，石墨长度变短，端部变钝，形态变得弯曲（见图1及图2），因此能提高灰铸铁的性能。现在就可以解释为什么在碳硅当量高、硫量也较高的情况下，灰铸铁中加锰不起合金化作用，性能反而降低：因为在碳硅当量高、硫量也较高时，锰高就会中和铁液中的硫，形成MnS，锰量增加，中和的硫量就大，使铁液中的自由硫量降低，石墨形态就要发生不利的变化，石墨变得平顺，长度变长，端部的钝化效果变差，这些变化都会影响到性能。另外，大量MnS夹杂物的一部分会成为石墨的晶核，还有一部分会发生聚集，形成局部密集的MnS排列，夹杂物本身是要影响材料性能的这就是加锰反而使灰铸铁性能降低的原因。锰的合金化作用被形成MnS的这一特性所带来的不利影响掩盖了。锰与硫在碳硅当量高、硫量也较高的灰铸铁中的这一特性一定要引起重视。如果不了解锰、硫的这一特性，把锰作为提高性能的合金元素的结果是：加入许多锰，性能反而降低。如果再加入更多的其他合金元素，又会使铸造性能变差，极其有害，这种情况很容易被人忽略。2.硬质点颗粒对断屑性能的影响切削性能差时我们往往归结为材料中有硬质点，如碳化物或其他硬质点（碳化钛、氮化钛），所以要改善切削性能，就要尽可能采取措施减少硬质点，数量越少越好。因此通常合金化大都采取以加铜、锡为主，并且加大孕育量，认为这对切削性能有利。之所以得出这样的结论是认为硬质点会打刀。微小的、分布在晶界处的硬质点会打刀吗？我们知道，微波的碳化物、磷共晶以及硫化锰、碳化钛、氮化钛颗粒硬度都很高，但是当刀具切削时，把这些微小硬质点从材料的基体上剥落下来的阻力并不是很大，刀具并不是从硬质点上强行过去。这就像犁地时，地里的沙被翻出来一样，沙粒不会造成阻力，因为它尺寸很小，这和地里的大块石头造成的