灰铸铁中的氮

1、铸铁的基本元素有哪些?各自的作用如何—对组织性能的影响?答：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。

2、铸造碳钢的基本元素有哪些?各自的作用如何?答：碳钢的基本元素有：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。

铸造碳钢是熔模铸造生产中应用极为广泛的材料。

碳钢的主要元素是碳，其含量为0.12-0.62%。

改变含碳量可在很大程度上改变钢的机械性能。

此外，钢中含有硅、锰、磷、硫四大元素，硅、锰有脱氧和去硫作用，但且含量变化不大，对性能的影响也不大。

磷、硫在钢中均为有害元素，并在不同质量要求的钢中均有一定的限制。

磷和硫在钢中含量越少越好。

3、铸造合金钢常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么?答：(1)含碳量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差。

(2)硫是钢中有害元素，含硫量较多的钢在热压力加工时容易脆裂，这种现象通常称为“热脆”。

(3)磷能提高钢的强度，但使钢的塑性及韧性明显下降，特别在低温时影响更为严重，这种现象通常称为“冷脆”。

高强度灰铸铁生产中不可忽视的技术问题1、摘要：灰铸铁是“面大量广”的常用金属结构材料。

本文主要论述了合金元素硫、锰含量及其比例，微量元素钛和氮的控制，以及孕育剂加入量对灰铸铁组织和性能的影响。

据统计，2007年我国铸件产量达到了3000万多吨，其中，灰铸铁占60-70%。

由于灰铸铁具有独特的性能特点，它在机械、机床、冶金、汽车等行业的应用中占有非常重要的位置。

改革开放30年来，我国的灰铸铁生产技术水平获得了很大提高。

但与国外先进国家相比，还存在着较大差距。

在高强度灰铸铁生产过程中，我国大多数工厂比较注重五大元素、合金元素、熔炼温度、铸造工艺等因素的控制，这些因素的控制对提高灰铸铁的内在质量和外在质量是至关重要的。

但是，还有一些其他因素没有引起人们足够的重视，这些同样对灰铸铁的质量有着重要影响，譬如，元素硫与锰的含量与比例，微量元素钛、氮的控制以及孕育剂加入量等细节的掌握。

本文就这些因素对灰铸铁组织和性能的影响进行讨论，抛砖引玉，以期引起人们的注意。

1硫、锰的控制（1）硫过去，由于我国的灰铸铁和球墨铸铁大部分利用冲天炉熔炼，铁液的增硫比较严重，导致原铁液的含硫量较高，使得铸铁的铸造性能、力学性能降低，球化效果不好，所以，在人们的记忆中硫是一个有害元素。

随着电炉熔炼工艺的发展，可以容易获得含硫量低的铁液，这对处理球墨铸铁非常有利。

但是，有些工厂在灰铸铁生产中发现，电炉灰铸铁的材质性能还不如冲天炉好。

因此，硫不能被简单的被认为是一个有害元素。

在灰铸铁生产中发现，硫量控制在一定范围内，随着硫量的增加，片状石墨长度变短，石墨形态变得弯曲，而且石墨的头部变得钝化，并细化共晶团，提高强度。

为什么硫在一定范围内，促进石墨化，改善石墨形态？硫在铁水中的溶解度很低，对Fe-C 系平衡相图的影响不是很大。

但硫降低碳在铁水中的溶解度，理应是一个促进石墨化的元素，实际上它对石墨化的影响比较复杂。

硫对铸铁的凝固呈现双重作用【1】，一方面，硫与Mn、Sr、Ba等元素形成硫化物，为共晶石墨的成核提供基底，增加共晶团数量；另一方面，硫作为表面活性元素，富集在结晶前沿，会抑制共晶团的生长，增加结晶过冷度，白口倾向增大。

灰铸铁件的氮气孔及其防止摘要：叙述灰铸铁件裂隙状氮气孔的主要特征、形成机理。

铁液含氮量高引起的氮气孔的防止方法是：铁液中加入钛铁，降低铸铁白口倾向和正确选用增碳剂。

防止树脂砂含氮量高引起的氮气孔的方法是：选用低氮树脂、型砂或涂料中加入氧化铁粉和避免树脂受潮。

关键词：氮气孔；含氮量；防止措施随着铸造生产的发展，出口铸件、特别是高牌号灰铸铁件的增长，我国铸造行业采用电炉熔炼、呋喃树脂等有机树脂砂造型、制芯已越来越普遍，灰铸铁熔炼废钢配比也有很大幅度的提高。

因此，出现一种裂隙状的皮下气孔也增多起来了，一些工厂由于缺乏此方面的经验而感到束手无策。

作者认为，这种裂隙状的皮下气孔大都是由于铁液或树脂砂中的含氮量过高而引起的氮气孔。

作者在日本进修铸造技术期间和在某铸造厂担任技术顾问时曾碰到和解决过此种缺陷，在此向大家介绍灰铸铁件裂隙状氮气孔的主要特征、形成机理和防止方法，以供同行参考。

1 、裂隙状氮气孔的主要特征通常，裂隙状氮气孔产生铸件的平面和边角处，垂直于铸件的表面、深度可达皮下2 em。

其形状和一般的皮下气孔有所不同，不是圆形、椭圆形、滴水状或针状的，而呈裂隙状(如图1所示)2 、裂隙状氮气孔的形成机理一般灰铸铁的含氮量为(40～70)×lO-6，适量的氮有助于改善石墨形状，促进基体的珠光体化，提高抗拉强度。

但当铁液在熔炼过程中吸收的氮量超过一定的临界值(通常大lO×lO -6)时，在铸件凝固后期析出，周围又被已经形成固体的枝晶壁所包围、得不到铁液的补充时，就会形成存在于枝晶间的裂隙状皮下气孔。

其实，这种裂隙状氮气孔不是直接由于氮气形成的。

因为氮气是非活性气体，在铁液中的溶解量低于0．015％。

而氮的化合物受铁液高温分解，成为初生态原子氮[N]，并可大量熔人铁液之中。

生产实践证明，铁液碳当量低、炉料中废钢配比高、采用电炉熔炼、树脂砂中树脂的NH2超量是产生裂隙状氮气孔的主要原因。

下面就由铁液化学成分和炉料配比、熔炼方法及呋喃树脂等氮含量而引起的裂隙状氮气孔，加以说明。

焊工高级-六(总分100,考试时间90分钟)一、判断题1. 焊工职业道德是指从事焊工职业的人员从思想到工作行为所必须遵守的道德规范和行为准则。

( )A. 正确B. 错误2. 钢材的性能不仅取决于钢材的化学成分，而且与钢材的组织有关。

( )A. 正确B. 错误3. 16Mn钢的“16”代表钢中碳的质量分数平均值为16%。

( )A. 正确B. 错误4. 用电流表测量电路中的电流值时，须将电流表串联在被测电路中。

( )A. 正确B. 错误5. 原子是由带正电的质子和核外带负电的电子组成。

( )A. 正确B. 错误6. 焊接时造成焊工电光性眼炎是由于弧光中的紫外线辐射。

( )A. 正确B. 错误7. 用酸性焊条焊接时，药皮中的萤石在高温下会产生氟化氢有毒气体。

( )A. 正确B. 错误8. 铸铁焊补时，为了防止裂纹扩展，应在裂纹端部钻止裂孔。

( )A. 正确B. 错误9. 为了防止铜及铜合金焊接时产生冷裂纹，焊前工件常需要预热。

( )A. 正确B. 错误10. 钨极氩弧焊机的调试内容主要是对电源参数、控制系统的功能及其精度、供气系统完好性、焊枪的发热情况等进行调试。

( )A. 正确B. 错误11. 焊接接头拉伸试验用的试样应保留焊后原始状态，不应加工掉焊缝余高。

( )A. 正确B. 错误12. 焊接接头冲击试验的目的是用以测定焊接接头各区域的冲击吸收功。

( )A. 正确B. 错误13. 斜Y形坡口对接裂纹试件的拘束焊缝应采用单面焊接。

( )A. 正确B. 错误14. 斜Y形坡口对接裂纹试验的试验焊缝应根据板厚确定焊接道数。

( )A. 正确B. 错误15. 手工电渣焊焊补灰铸铁只适用于大型铸件上的大缺陷或巨大缺陷的焊补。

( )A. 正确B. 错误16. 铝镁合金及铝锰合金耐腐蚀性好，所以称为防锈铝。

( )A. 正确B. 错误17. 钨极氩弧焊焊接铝及铝合金常采用左向焊法。

( )A. 正确B. 错误18. 青铜具有高的耐磨性，良好的力学性能、铸造性能和耐腐蚀性能，用于制造各种耐磨零件。

合理地使用增碳剂半个世纪以来，铸铁件的生产技术有了长足的进步，如在球铁生产中，ADI技术的成熟和高硅固溶强化铁素体球铁的推广，，给球铁生产技术的发展注入了新的动力，而在灰铸铁的生产技术方面，我认为采用合成铸铁技术，应当是一个很大的技术进步，它与我们生产高强度高碳当量的铸铁件找到一条正确的途径，缩短了与国外先进国家的技术差距。

合成铸铁生产技术就是改变了过去长期以来一直用生铁作为主要炉料成分的配料方法，而是不用生铁，或只用少量的生铁，主要采用废钢做主要炉料，配以增碳剂增碳来达到指定的化学成分和新的配料方法。

新的配料方法与老方法相比，主要有一下三个方面优点：1、避免了新生铁遗传性2、增碳剂增加了外来的石墨核心3、是废钢中的氮及从增碳剂中带进来的更多氮促进了珠光体和改变了石墨形态，但众多的介绍合成铸铁经验文献中，基本上都推荐要采用低氮低硫的幼稚石墨型增碳剂，其原因就是石墨型增碳剂能直溶增碳达度块，回收率高，因而在采用增碳剂时，只注意了石墨形态，含碳量，灰分和粒度，而不去关注增碳剂含氮量高低，常常把其中的氮作为影响铸件的气孔缺陷的原因而拒绝利用氮能增加铸件强度的有利条件，从而对利用增碳剂中的氮的有利作用。

做了理论上的肯定，而实际上的否定，但在实际运用中增碳剂的生产厂家一改不进行氮含量的分析，在采用的技术条件上也没有对氮含量的分析，因而在增碳剂的含氮量及生产出的灰铸铁件中的氮处于一个失控的状态，因此尽管许多铸造厂也采取了高比例的废钢配比，也加入了2%左右的增碳剂，但所得结果，有的厂铸铁件中含氮量超高，产生氮气孔而使铸件报废，而大多数工厂生产出来的铸件性能仍然不高，本体强度难以稳定地满足HT250的要求，仍要采用低碳当量来提高强度。

百铸网在近三年来，一直在宣传要利用增碳剂中的氮有利作用，并且帮助了很多厂，在时间中利用增碳剂中氮和硫，稳定地成批生产了HT250，HT300的铸铁件，合理地选用增碳剂。

掌控好其中的氮和硫就能稳定地生产出高强度高碳当量的铸铁件，根据资料和我们的实验室数据，氮在铸铁中最明显的作用就是稳定珠光体，而保证95%以上的珠光体是生产高强度的基本要求，氮在50-120ppm时能有效地抑制铁素体的生成，而当含量过高时有产生氮气孔的危险，我们控制厚大件的氮含量不超过80ppm，中小件不超过120ppm作为控制界限。

铸铁件砂孔和渣孔缺陷的研究与防治摘要：本文针对铸铁件生产中产生的砂孔和渣孔缺陷，分析了其形成机理、形成条件、对铸铁件质量的影响，通过试验分析和对比，提出了合理的防治措施。

随着铸造技术的发展，生产过程中出现的问题也越来越多。

其中最典型且常见的缺陷有：砂孔和渣孔缺陷。

它们对铸件质量影响很大。

在实际生产过程中，此类问题经常发生，如何合理解决此类问题是值得研究探讨的重要课题，砂孔和渣孔缺陷是铸铁件常见缺陷之一，其形成条件、产生原因和对铸铁件质量影响都很复杂，且不易区分。

本文对这些缺陷进行了较为系统地试验分析和对比研究，提出了合理防治措施。

关键词：铸铁件；砂孔；渣孔；研究与防治一、前言铸铁件在铸造过程中常发生铸型局部过热现象，而产生的局部过热可造成铸件表面砂眼缺陷。

此外，如果铁水浇注速度太快，则易出现“铁水包”现象。

在高压浇注条件下，还会产生裂纹缺陷。

另外，在铸铁件的凝固过程中容易产生气孔或渣孔等缺陷。

砂孔和渣孔是铸件的典型缺陷之一。

砂孔在铸件表面形成大量规则的沟槽或蜂窝状小孔，中间有部分或全部石墨化，它不仅会降低铸铁件的机械性能而且还会降低其耐腐蚀性和耐磨性。

渣孔则是由渣侵入形成的孔洞，一般呈圆形或椭圆形，甚至不规则形状。

通常出现在铸件内腔、内壁、背面等部位，一般与型壳连通而不与金属液连通。

铸铁件常见的砂孔和渣孔缺陷有：砂眼、砂洞、气孔、冷隔、缩孔、夹渣等缺陷。

根据它们存在形态不同分为两大类：一类为气体和夹杂物引起的气孔；另一类为石墨化不良而形成的气孔（即所谓石墨缩孔）。

这些缺陷对铸铁件质量影响很大，采取措施加以预防是非常必要的。

在实际生产中应针对不同的缺陷采取相应对策防范这一问题发生或减少这类问题发生，从而保证铸造生产顺利进行并得到优质铸件。

二、缺陷形成机理砂孔是一种固态缺陷，其特点是有氧化层，不像液渣那样呈液态。

而铁液是由液态逐渐转变为固态的。

由于有氧化层存在，所以当铁液中含有气体或液体杂质时，就会在其表面产生气孔。

1钛和错对铁液中氮的影响冶金热力学主要研究金属液状态变化、化学变化、组织变化，以及冶金反应的方向和限度。

铁液中溶解有合金元素和杂质，这些合金元素和杂质体现多元铁液中各组元活度的相互影响力度。

铁液中Ti与Zr的加入，使N的活度作用系数减少，比A1C、C1C U.Mn x Mo x。

、P、S.Si对N的活度作用系数减少到1~2个数量级，Zr又是Ti的2.3倍。

可见错对铁液中的氮，有很大的限制作用。

国产生铁普遍含Ti量高，冲天炉的冶金反应可以降低铁液中的钛含量，电炉重熔铁液不会降低铁液钛含量。

所以Ti含量高，限制N的作用，减少珠光体，降低铸铁强度。

现代铸铁在优化石墨形态的基础上，细化基体组织调节奥氏体，改善铸铁的洁净度和断面均匀性，从而提高铸铁的力学性能、韧塑性、疲劳强度、耐蚀性和降低冷脆转变温度等，扩大铸铁的使用性能，以适应高端装备制造业对机械零件的特殊要求。

2含错的孕育剂资料表明：孕育处理就是在铁液中加入孕育剂，以改变铁液的冶金状态，从而改善铸铁的结晶特征、金相组织和性能。

而这些性能的改善不能用铁液加入孕育剂后化学成分的变化来解释。

简言之，孕育处理就是加入孕育剂以后产生大量晶核，减少结晶过冷度，改变石墨形态促进灰铸铁获得A型石墨，促进球墨铸铁石墨球圆整，增加共晶团数和促进细片珠光体形成。

长期以来铸铁工作者以改进石墨形态为契机，提高铸铁力学性能从而扩大应用范围。

错与石墨化孕育剂联合使用，能获得具有高冲击值和白口倾向低的高强度铸铁。

锌是脱氧剂，与铁液中的硫、氧发生反应，有强固氮作用。

微量错加入铁液即能成为有效的石墨化元素，但超过一定量会成为强碳化物形力JC)IJo硅锢密孕育剂是目前灰铸铁最好的孕育剂之一，国外应用广泛，主要用作随流孕育。

锢孕育元素具有最好的消除铸件白口的能力，不明显增加共晶团数，孕育后铸件产生缩孔和缩松趋向最小；铝含量极低，减少铸件针孔几率。

因此适合汽车类铸件，特别是发动机缸体缸盖的生产。

浅析铸铁中硫的功能与控制摘要：目前，我国的科技发展十分迅速，硫在铁液中主要以自由硫、化合硫和硫夹杂物的形式存在。

本文分析了铸铁中硫的三种存在形式和它们之间的平衡关系，总结了自由硫的表面活性功能、硫化反应功能和抑制吸氮功能对铸铁组织性能的影响。

结合生产实际，汇总了目前硫含量的测定方法和常用增硫脱硫措施，为铸铁中硫的合理控制提供了指导方向。

关键词：铸铁；硫；增硫剂；脱硫剂引言铸铁具有耐磨、高强度等特点,被广泛应用于纺织、汽车、电力、家电、造船及国防等行业,其在生产实践中的广泛应用,其产品质量直接影响到下游产品的质量和性能。

铸铁碳硫专用标准样品,是具有足够的均匀性和很好的确定了化学成份的物质,它作为成份分析的实物标准,对于验证化学分析方法的可靠性,提高化学成份分析的准确性都有着重要的作用和意义,被广泛应用于测量的质量保证、产品的质量管理、测量方法的评价以及相关法规的科学制定与有效实施。

1影响硫含量的因素1.1炉料因素炉料中废钢配入量越多，铁水增硫率越高。

原因有二。

一是废钢在一定条件下更容易产生铁水，即使其本身的含硫量较低，但在炉内熔化的位置较低时，结合其自身熔点高的特性，加上废钢中碳、硅含量低而产生化学反应，产生较多Fe0，从而加剧了增硫。

二是铁水中含有碳、硅以及锰等元素。

其中，碳和硅能使Fe0还原，从而有助于炉内进行脱硫反应。

然而，锰作用更大，在其特殊性能下能直接引起脱硫反应。

在锰与FeS发生反应后，产生MnS随即转入渣中。

其中，MnS的熔点极高，高达1500℃，决定其产生的是放热反应。

所以，要达到更好的脱硫作用，可以选择较低的温度环境。

1.2温度因素炉渣碱度决定着硫的分配指数。

在炉渣含碱度较高的条件下，想降低铁水中的终硫量，必须提高温度才能达到一定的效果。

然而，温度只能到达一定程度，持续升温下，锰的脱硫反应2Mn+S2=2MnS，将不利于锰的脱硫。

在这种特殊情况下，为保证成功脱硫，必须要做到高温条件下出炉，且铁水经一段时间静置方可。

灰铸铁中各元素作用灰铸铁中各元素作用1、碳、硅碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。

提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加，强度硬度下降。

相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能。

但是降低碳当量会导致铸造性能下降。

2、锰：锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在灰铸铁中具有稳定和细化珠光体作用，在Mn=0．5％～1％范围内，增加锰量，有利于强度、硬度的提高。

3、磷：铸铁中含磷量超过0.02%，就有可能出现晶间磷共晶。

磷在奥氏体中的溶解度很小，铸铁凝固时，磷基本上都留在液体中。

共晶凝固接近完成时，共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成（Fe-2%、C-7%、P）。

此液相约在955℃凝固。

铸铁凝固时，钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。

铸铁中含磷量高时，除磷共晶本身的有害作用外，还会使金属基体中所含的合金元素减少，从而减弱合金元素的作用。

磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状，凝固收缩很难得到补给，铸件出现缩松的倾向较大。

4、硫：降低铁液流动性，增加铸件热裂倾向，是铸件中的有害元素。

很多人认为硫含量越低越好，实则不然，当硫含量≤0．05％时，此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰退的很快，常常在铸件中产生白口。

5、铜：铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素，主要原因是由于铜熔点低（1083℃），易熔解，合金化效果好，铜的石墨化能力约为硅的1／5，因此能降低铸铁的白口倾向，同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体，因而增加铸铁的硬度及强度。

但是并非铜量越高越好，铜的适宜加入量为0．2％～0．4％当大量地加铜时，同时又加入锡和铬的做法对切削性能是有害的，它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。

6、铬：铬的合金化效果是非常强烈的，主要是因为加铬使铁水白口倾向增大，铸件易收缩，产生废品。

碳当量对铸铁加工性能的影响及控制林艳茹;李艳琴【期刊名称】《金属加工：热加工》【年(卷),期】2014(000)013【总页数】3页(P46-48)【作者】林艳茹;李艳琴【作者单位】宁夏共享装备有限公司;宁夏共享装备有限公司【正文语种】中文自感应电炉被使用以来，由于熔炼工艺不成熟，使得材质质量很不稳定，主要表现在抗拉强度和铸件实体硬度常达不到技术要求，且碳当量低，铸件加工性能差，铸造性能低，对于铸造工艺设计的要求高，使得生产过程复杂化。

为此，提高CE 值，一方面，为了与灰铸铁的发展趋势相吻合，即发展高碳当量、高强度灰铸铁，另一方面为了满足客户对改善铸件加工性能的要求。

对铸造工艺的设计和生产过程来说，CE值的提高，在一定程度上简化了工艺设计，降低了过程操作的复杂程度。

1.提高CE值对力学性能的影响决定灰铸铁性能的主要因素为石墨和金属基体。

C E（CE=C+1/3Si）值的提高，C、Si的含量增加（C、Si是促进石墨化元素），石墨的数量增加，形状由细片状逐渐转变为厚片状，石墨尺寸也变大。

铸铁中存在一定数量的石墨，使金属基体承受负荷的有效面积减少，而且在承受负荷时造成应力集中，使金属基体的强度不能正常发挥，降低铸铁的强度。

C、Si含量的提高，使得铁素体量增加，在一定程度上珠光体量相对减少，基体中的铁素体强度低，而珠光体有较高的强度和硬度，所以基体的强度随珠光体量的增加而提高。

因此，碳当量的提高，必然会使铸件抗拉强度和硬度下降。

在熔炼过程控制中，为了避免因CE值的提高而影响到铸件力学性能，可以考虑采取以下措施：改变炉料配比；对熔炼铁液进行精炼；强化孕育处理；低合金化处理。

2.实施过程（1）改变炉料配比主要是针对废钢所占比例进行阶段性的调整，灰铸铁的力学性能随废钢在炉料中的比例增加而增加，废钢比例的增加，必然会使生铁和回炉料（废品、浇冒口系统、碎铁屑）的比例减少，考虑到我公司内大量的回炉料急需消耗掉，因而在增大废钢所占比例同时，也适当增加了回炉料的加入量，这样在很大程度上降低了生铁的比例。