铸铁五大元素对热镀锌的影响研究

球墨铸铁五大元素对铸件的影响（一）引言概述：球墨铸铁是一种强度高、韧性好的铸铁材料，它由铸造过程中加入的五大元素组成。

这些元素对球墨铸铁的性能和性质产生了重要的影响。

本文将分析和讨论这五大元素对球墨铸铁铸件的影响。

正文：一、锰对球墨铸铁的影响1. 锰的加入可以提高球墨铸铁的强度和硬度。

2. 适量的锰可以提高球墨铸铁的韧性和塑性。

3. 锰能够抑制碳化物的形成，从而提高球墨铸铁的耐磨性。

4. 高锰含量会导致球墨铸铁易发生热龟裂。

5. 锰元素对球墨铸铁的影响需要控制在合适范围内，以保证铸件的性能。

二、硫对球墨铸铁的影响1. 硫的加入可以提高球墨铸铁的流动性和润滑性。

2. 适量的硫能够提高球墨铸铁的抗氧化性能。

3. 硫可以促进铁液与砂型的分离，避免铸件表面出现毛刺。

4. 过高的硫含量会降低球墨铸铁的机械性能和耐腐蚀性能。

5. 控制硫含量是确保球墨铸铁质量的重要因素。

三、铜对球墨铸铁的影响1. 铜的加入可以提高球墨铸铁的耐腐蚀性能和耐磨性。

2. 适量的铜能够提高球墨铸铁的强度和硬度。

3. 铜可以改善球墨铸铁的热导性和导电性。

4. 过高的铜含量会导致球墨铸铁易发生热裂缝和变质。

5. 控制铜含量是确保球墨铸铁质量的重要因素。

四、镍对球墨铸铁的影响1. 镍的加入可以提高球墨铸铁的耐磨性和抗腐蚀性。

2. 适量的镍能够提高球墨铸铁的强度和硬度。

3. 镍可以改善球墨铸铁的热稳定性和抗氧化性能。

4. 高镍含量会增加球墨铸铁的生产成本。

5. 镍元素的控制需要根据具体应用需求进行调整。

五、钒对球墨铸铁的影响1. 钒的加入可以提高球墨铸铁的强度和硬度。

2. 适量的钒能够提高球墨铸铁的耐磨性和韧性。

3. 钒可以改善球墨铸铁的热稳定性和耐热性能。

4. 过高的钒含量会导致球墨铸铁易出现热裂缝和变质。

5. 钒元素的控制需要根据具体应用需求和工艺要求进行调整。

总结：通过对球墨铸铁的五大元素（锰、硫、铜、镍、钒）对铸件的影响进行分析，可以得出结论：这些元素的合理控制和添加可以调整和改变球墨铸铁的性能和性质，从而满足不同应用领域的需求。

锌合金中合金成分的控制及各元素的作用合金成分中，有效合金元素：铝、铜、镁；有害杂质元素：铅、镉、锡、铁。

（1）铝作用：1.改善合金的铸造性能，增加合金的流动性，细化晶粒，引起固溶强化，提高机械性能。

2.降低锌对铁的反应能力，减少对铁质材料，如鹅颈、模具、坩埚的侵蚀。

铝含量控制在3.8 ~4.3%。

主要考虑到所要求的强度及流动性，流动性好是获得一个完整、尺寸精确、表面光滑的铸件必需的条件。

（2）铜作用：1.增加合金的硬度和强度；2.改善合金的抗磨损性能；3.减少晶间腐蚀。

不利：1. 含铜量超过1.25%时，使压铸件尺寸和机械强度因时效而发生变化；2. 降低合金的可延伸性。

（3）镁作用：1.减少晶间腐蚀2.细化合金组织，从而增加合金的强度3.改善合金的抗磨损性能不利：1.含镁量 > 0.08%时，产生热脆、韧性下降、流动性下降。

2.易在合金熔融状态下氧化损耗。

（4）杂质元素：铅、镉、锡使锌合金的晶间腐蚀变成十分敏感，在温、湿环境中加速了本身的晶间腐蚀，降低机械性能，并引起铸件尺寸变化。

当锌合金中杂质元素铅、镉含量过高，工件刚压铸成型时，表面质量一切正常，但在室温下存放一段时间后（八周至几个月），表面出现鼓泡。

（5）杂质元素：铁1.铁与铝发生反应形成Al5Fe2金属间化合物，造成铝元素的损耗并形成浮渣。

2.在压铸件中形成硬质点，影响后加工和抛光。

3.增加合金的脆性。

铁元素在锌液中的溶解度是随温度增加而增加，每一次炉内锌液温度变化都将导致铁元素过饱和（当温度下降时），或不饱和（当温度上升时）。

当铁元素过饱和时，处于过饱和的铁将与合金中铝发生反应，结果是造成浮渣量增加。

当铁元素不饱和时，合金对锌锅和鹅颈材料的腐蚀将会增强，以回到饱和状态。

两种温度变化的一个共同结果是最终造成对铝元素的消耗，形成更多的渣。

生产中应注意：控制合金成分从采购合金锭开始，合金锭必须是以高纯度锌为基础，加上高纯度铝、镁、铜配制成的合金锭，供应厂有严格的成分标准。

热镀锌影响因素综述郭太雄1　瞿祖贵2(11攀枝花钢铁公司钢铁研究院,四川　攀枝花　617000;21攀钢冷轧厂)摘　要:论述了热镀锌原板化学成分、带钢表面状态、锌液成分、锌液温度和带钢入锌锅温度对热镀锌钢板镀层性能及表面状态的影响。

关键词:热镀锌;镀层性能;表面状态;影响因素中图分类号:TG 335122The summarization of the influence factors on hot dip galvanizationGUO Tai -xiong 1,QU Zu -gui 2(11Iron &Steel Research Institue ,Panzhihua Iron &Steel (Group )Co 1,Panzhihua 617000,China ;21Cold Rolling Plant ,Panzhihua Iron &Steel (Group )Co 1)Abstract :The influence factors ,such as the composition of base sheet and galvanizing liquid ,the strip surface condition ,thetemperature of galvanizing and sheet entering zinc pot ,on the performances of zinc coat are described 1K ey w ords :hot dip galvanizing ;performances of zinc coat ;surface condition ;influence factors1　前言生产热镀锌钢板的难点在于获得优良的镀层性能,即良好的镀层粘附性,优良的镀层加工成型性,美观而又能满足不同用户需求的表面特性。

热镀锌钢板镀层金相结构一般由Fe -Al 层、Fe -Zn 合金层、纯锌层组成,其各自的结构、厚度及表面形态等决定了镀层性能。

铸铁的基本元素的作用及对组织性能的
影响
铸铁的基本元素为 碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。

五大元素对铸铁组织性能的影响
(1)、碳本身就是构成石墨的元素 在铸铁中是促进石墨化元素。

但碳量过高 力学性能降低。

(2)、硅是强烈促进石墨化元素 但硅量过高 易使石墨粗大 力学性能降低 若含硅量过低;则易出现麻口或白口组织。

(3)、硫在铸铁中是有害元素 它以FeS的形式完全溶解于铁液中 并能降低碳在铁中的溶解度。

此外 硫在铸铁中还能恶化铸铁的铸造性能 当铁液中存在有大量硫化物时 就会降低铁液的流动性 补缩性能差 容易产生裂纹等缺陷。

因此 在灰铸铁中一般将含硫量限制在0.1-0.12%以下。

(4)、锰在铸铁中首先表现出抵消硫的一些有害作用上 因此铸铁中含有适量的锰是有益的。

通常锰的含量应控制在06-1.2%范围内。

(5)磷能增加铁水的流动性和提高铸铁的耐磨性 即铸铁的硬度随着含磷量的增加而增高 韧性则降低。

因此 普通灰铸铁中一般将含磷量限制在0.3%以下。

磷对铸铁的石墨化影响不大。

硅碳比：0.52—0.65
锰硫比：7—12。

锌液中各元素对热镀锌的影响在加铝热镀锌中，锌液中所含的铝是对热镀锌影响最强烈的一个元素。

关于这方面的知识已在前面讨论过。

除了铝之外，还有其它的元素，通常以微量杂质存在于原料锌锭，对铁-锌合金层的形成和成长以及对镀层的厚度和塑性的作用都极其微小。

有时，为了达到某种目的，专门向锌液中加入一定量的这类金属。

它们能以不同的形式对热镀锌发生影响：可提高或降低锌液的熔点；可增加或减少锌液的表面张力和粘度；可扩大或缩小表面的结晶锌花；可使元素本身进入镀锌层的各相层中，并改变结晶相的组成、厚度和形成速度等。

1、铅的影响自然界中存在的总是铅、锌共生的矿床，在冶炼锌时，虽然经过多次精馏，但各级成品锌中仍然含有一定量的铅。

值得注意的是，在热镀锌时总是特意向锌液中添加一些铅。

在450℃的锌液中，铅的溶解极限为1.5%，如果超过此饱和浓度进一步加铅，则会导致锌锅底部出现铅层。

铅的存在也可降低锌液的粘度和表面张力，由此便能增大锌液对铁表面的浸润能力。

在热镀锌时，向锌液中加铅，可使镀层表面获得美丽的大锌花，同时可改善锌液对钢板的浸润条件，从而缩短带钢的浸润时间2、铁的影响当锌液温度为450℃时，铁在锌液中的最大溶解度（即饱和浓度）为0.03%，若铁量继续增加，则铁便与锌结合生成铁-锌合金，沉入锅底，即所谓底渣。

此外，铁还易和铝结合生成底渣，减少有效铝含量，因此可使镀层粘附性变坏。

另外，铁的存在可增加锌液的粘度和表面张力，从而恶化锌液对钢板的润湿条件，使镀锌时间延长。

3、锑的影响锌液中加入锑可获得美丽的锌花。

4、其他元素的影响除了以上元素外，还有一些其它杂质元素，它们中的多数是由于与锌矿石共生，在冶炼锌时没有除干净而留下的（如镉、锡、锑），有的是生产过程中不可避免带入的（如铁）。

锌液中的杂质元素含量对镀锌会造成一些影响，其主要是下列几个方面：4.1 影响镀层的性质和结构。

如增加或减少铁在锌液中的溶解速度（如镉、锑），使铁锌合金层变厚或减薄，增加或降低锌液的流动性使纯锌层减薄或加厚（如铁），增加锌的脆性，使镀层变脆（如砷）；4.2 改变锌层的抗蚀性，使锌层抗蚀性提高或降低；4.3 改善镀层外观，使锌花的形状、大小、颜色发生变化；五、钢基板中各元素对热镀锌的影响1、碳的影响钢中含碳量愈高，铁-锌反应就愈强烈，铁的损失就越大，钢基参加反应愈强烈，即铁-锌合金层变得愈厚使镀锌层粘附性变坏。

微量元素对热镀锌生产工艺的影响作者：彭玉娟来源：《中国化工贸易·中旬刊》2018年第04期摘要：在热镀锌液生产工艺中，常向锌液中加入其他各种元素以改善镀锌工艺和提高产品质量。

文中着重阐述了常见的几种添加元素对热镀锌生产工艺及镀层特性的影响，对热镀锌中生产工艺具有一定的指导意义。

关键词：热镀锌；添加元素；影响近年来，国内热镀锌生产技术得到迅速发展，随着汽车等高端产业的快速发展，对热镀锌产品的需求也越来越多，同时也对产品性和质量能提出了更高的要求。

向锌液中加入各种调节元素，具有改善镀锌工艺、提高表面质量、增强镀层的耐腐蚀性等作用，故研究各种微量元素在热镀锌生产工艺的影响对热镀锌技术开发与应用具有重要意义。

1 微量元素对热镀锌生产工艺的影响1.1 铁铁元素通常是以杂质形式混入锌液的，若铁元素杂质含量超过其饱和度，容易在镀锌后的基板表面产生锌渣颗粒，形成凸起，造成带钢表面出现粗糙不平缺陷。

这是由于铁元素与锌反应产生FeZn7化合物，同时，铁还会与锌液中少量的Al元素反应并产生化合物Fe2Al5，从而影响镀层表面光洁度。

因此，应对锌液中铁杂质含量进行严格控制。

1.2 稀土锌液中添加稀土的主要成分为铈、镧元素，添加稀土元素的作用主要是改善镀层厚度，并提高镀层表面质量，同时，还可以有效改善镀层的机加工性能和抗腐蚀能力。

这是由于一定含量的稀土元素能够细化镀层组织晶粒，增加镀层表面致密性，并促进氧化层的形成，可有效增加镀层的耐高温腐蚀性。

1.3 硅向锌液中加入少量的硅元素，能够将锌液中过量的铁杂质去除掉，这是因为硅可以与铁反应并形成鐵硅化合物。

同时，硅元素不易与锌溶合形成合金，硅元素在镀层内的形态通常为块状的单质硅，该形态具有很高的硬度，因此硅粒子在镀层中具有硬质点的作用，能够有效提高镀层的耐磨性。

此外，硅元素对于提高镀层的耐腐蚀和耐高温性能也有一定的作用。

1.4 锰向锌液中加入锰元素的目的主要是为了提高镀层的抗氧化和耐腐蚀性能。

碳，硅，锰，磷，硫还有矾等对钢铁的热影响碳（C）：是对钢的性能影响最大的基本元素。

不同的碳含量依据钢中杂质元素含量和轧后冷却条件的不同对于钢的性能影响是不同的，随着钢中碳含量的增加，碳钢在热轧状态下的硬度直线上升，塑性和韧性降低。

在亚共析范围内，碳对抗拉强度的影响是，随着碳含量增加，抗拉强度不断提高，超过共析范围后，抗拉强度随碳含量的增加减缓，最后发展到随碳含量的增加抗拉强度降低。

另外，含碳量增加时碳钢的耐蚀性降低，同时碳也使碳钢的焊接性能和冷加工（冲压、垃拔）性能变坏。

硅（Si）：硅在碳钢的含量≤0.50％。

硅也是钢中的有益元素。

在沸腾钢中，含硅量很低，硅是作为脱氧元素加入到钢中。

在镇静钢中硅的含量一般为0.12～0.37％。

硅增大了钢液的流动性，除了形成非金属夹杂外，硅溶于铁素体中。

随着硅含量的提高，钢的抗拉强度提高，屈服点提高，伸长率下降，钢的面缩率和冲击韧性显著降低。

锰（Mn）：在碳钢中，锰是有益元素。

锰是作为脱氧除硫的元素加入到钢中的。

对于镇静钢来说，锰可以提高硅和铝的脱氧效果，可以同硫形成硫化锰，相当程度上降低硫在钢中的危害。

锰对碳钢的力学性能有良好的影响，它能提高钢热轧后的硬度和强度，原因是锰溶入铁素体中引起固溶强化。

因此，精炼过程中要按照技术要求严格稳定控制各炉次的锰含量。

磷（P）：一般来说，磷是钢中的有害元素。

它来源于矿石和生铁等炼钢原料。

磷能提高钢的强度，但使塑性和韧性降低，特别是使钢的脆性转折温度急剧上升，即提高钢的冷脆性（低温变脆）。

由于磷的有害影响，同时考虑到磷有较大的偏析，因而对其含量要严格的控制。

但是在含碳量比较低的钢种中，磷的冷脆危害比较小。

在这种情况下，可以用磷来提高钢的强度，如鞍钢生产的高强度IF钢就需要加入磷。

另外，在适当的情况下，还利用磷的其他一些有益作用，如增加钢的抗大气腐蚀能力，如集装箱用钢；提高磁性，如电工硅钢；改善钢材的易切削加工性，减少热轧薄板的粘结等。

钢铁所含成份中对镀锌层较有影响者
1.硅(Si):含有某种范围硅的钢材,于热浸镀锌时会有不寻常的活性,
硅的不可预测反应性会使镀锌层表面变钝灰色,及镀锌层过厚而
脆化。

硅的含量建议在0.04 % 以下。

2.碳(C) :存在钢铁表面的大碳化物微粒,具有相当之非活性(和硅正
好相反)。

会阻止锌与铁的作用,造成镀锌层中的裸斑,一般适
用于镀锌之钢材碳含量须少于0.25 % 。

3.锰(Mn):含锰量高于3 % 对镀锌层有不均匀性之影响,须在1〜2 %
之间。

4.磷(P) :磷存在于钢铁中会促进加速及不平的合金层成长,一般镀锌钢
铁之含磷量建议少于0.02 % 。