普通球墨鑄鐵化學(xué)成分的一個顯著特點是碳當(dāng)量高于灰鑄鐵，一般CE在4.2-4.6%之間。選擇高碳當(dāng)量主要是因為:經(jīng)過球化處理的球墨鑄鐵凝固過冷傾向高，容易產(chǎn)生滲碳體組織，因此需要提高鐵水中碳活度，改善石墨化條件。即使石墨數(shù)量因碳量提高而增加，球狀石墨對材料力學(xué)性能的影響也遠(yuǎn)小于同體積片狀石墨的影響。另外，原鐵水中的碳與球化元素化合而進(jìn)入熔渣，使碳有所燒損。因此，爐料配制的碳量應(yīng)適當(dāng)提高。

　　 球墨鑄鐵碳當(dāng)量對石墨球總數(shù)的影響。可見當(dāng)球體平均尺寸基本相同時，CE=4.4%的球墨鑄鐵的石墨球數(shù)幾乎是CE=4.2%的1.5倍。當(dāng)CE較低時，碳當(dāng)量的變化對石墨球數(shù)的影響更明顯。CE值越高，碳促進(jìn)石墨化的能力就越強(qiáng)。當(dāng)含硅量相同時，為了避免滲碳體析出，相對散熱能力較強(qiáng)的小模數(shù)鑄件就需要更高的含碳量。

   球墨鑄鐵中碳含量過高是不利的。石墨球尺寸增大，數(shù)量增多，可能會引起石墨漂浮，造成鑄件中石墨宏觀偏析。較大的球體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性差，容易蛻變成爆裂狀石墨或碎塊狀石墨。

碳促進(jìn)石墨化的能力比硅強(qiáng)，但碳促進(jìn)鐵素體生成的能力低于硅。碳當(dāng)量相同時，提高硅量能使亞共晶成分鐵水的共晶溫度上升。甚至在碳當(dāng)量很低的情況下也能抑制碳化物的生成。另外，孕育劑中的硅比原鐵水中的硅更能促進(jìn)石墨化。

硅提高共析轉(zhuǎn)變?nèi)啵?/span>γ+α+G）共存區(qū)溫度并使共存區(qū)溫度范圍擴(kuò)大。這表明奧氏體進(jìn)行共析轉(zhuǎn)變的溫度范圍加寬。在相同冷速率下，石墨周圍的鐵素體暈輪發(fā)育更充分，鐵素體數(shù)量增加。

   基體相同的球墨鑄鐵和灰鑄鐵硅含量有一定的差別。球墨鑄鐵的硅含量一般高于灰鑄鐵，以抑制鐵水較高的過冷傾向。根據(jù)鑄件的壁厚不同，鐵素體基體球墨鑄鐵的硅含量一般在2.5-3.0%，而珠光體基體球墨鑄鐵的硅含量一般為2.1-2.6%。

   硅量過高能使韌性-脆性轉(zhuǎn)變溫度提高，對鑄件的低溫性能不利。特別是高磷球墨鑄鐵低溫脆性對硅含量是非常敏感的。

   錳是較弱的碳化物穩(wěn)定元素。錳溶于Fe3C形成的（Fe、Mn）3C隨錳量變化而改變分布形態(tài)。錳含量低時，滲碳體在晶界上以孤立狀態(tài)分布。錳量增加時逐漸形成網(wǎng)狀，使球墨鑄鐵的韌性下降。錳促進(jìn)滲碳體形成的能力受硅的抑制。

   錳有抑制鐵素體生成，降低基體中鐵素體和珠光體含量比的作用。錳量較低時，硅強(qiáng)力促進(jìn)鐵素體的生成。錳量較高時，硅對鐵素體生成量的影響相對減弱。在生產(chǎn)鐵素體基體球墨鑄鐵時，控制錳含量非常重要。相反，在生產(chǎn)珠光體基體球墨鑄鐵時，則必須要有一定的錳含量。厚壁鑄件不能只靠提高錳含量來獲得珠光體組織，以免在緩慢冷卻過程中錳向晶界偏析并形成晶間碳化物，而應(yīng)加入少量的銅或銅和鉬等元素促進(jìn)珠光體的形成。

   磷對高韌性球墨鑄鐵的性能的危害特別顯著。磷含量從0.1%增加至0.2%，磷共晶量增加2倍以上，沖擊韌性下降80%。因此，高韌性球墨鑄鐵應(yīng)嚴(yán)格控制磷含量，最好控制在0.06%以下，同時需要嚴(yán)格控制釩、鉻等碳化物形成元素，避免增加三元或四元磷共晶量。

   硫是干擾石墨球化的表面活性元素。鐵水中加入球化元素后，大部分的硫與球化元素化合而進(jìn)入熔渣。剩余的硫化物有些能夠成為與石墨晶體有一定共格關(guān)系的物質(zhì)，可以作為石墨形核基質(zhì)，促進(jìn)石墨球的形成。生產(chǎn)試驗數(shù)據(jù)顯示，硫含量為0.06%和硫含量為0.025%的原鐵水利用鎂處理制成球墨鑄鐵后，前者的石墨球數(shù)量為后者的兩倍。這樣的情況應(yīng)該與硫化物增加石墨核心數(shù)目有關(guān)。

NJ-TG4型爐前鐵水質(zhì)量管理儀用于爐前快速測定灰鑄鐵和球墨鑄鐵鐵水的碳當(dāng)量（CEL）、碳含量（C%）、硅含量（Si%）、錳含量（Mn%）；預(yù)測普通灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度等。操作人員經(jīng)簡單培訓(xùn)即可操作。

技術(shù)參數(shù)

             南京諾金高速分析儀器廠

          2023年10月31日