Ролята на легиращите елементи в сивия чугун

1. Манган и сяра
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 процента), ще се появят всички видове вредни ефекти и ще навредят на качеството на отливката.
Сярата е елемент със силна химическа активност. Когато съдържанието на манган в чугуна е много ниско, сярата и желязото произвеждат съединение FeS (точка на топене 1193 градуса) и също образуват кокристали с ниска топимост с желязо и въглерод (въглерод 0.17 процента, сяра 31,7 процента, останалото е желязо, точка на топене 975 градуса).
FeS Може да се разтвори напълно в разтвор на желязо. Когато желязото се втвърди, сярата или FeS в аустенита и твърдия разтвор за карбонизация е много малко, постепенно се обогатява с останалата течна фаза и накрая се утаява под формата на сулфид, когато съдържанието на сяра в чугуна е 0.02 процента, може да се появи независим сулфид.
В сивия чугун афинитетът на сярата и мангана е много по-голям от този на желязото и образуването на MnS е преобладаващо в реакцията, описана в следното уравнение.
Mn плюс FeS MnS плюс Fe
Точката на топене на MnS е 1620 градуса. В сивия чугун MnS е малко и безвредно синьо-сиво включване, което е разпръснато разпределено в металната матрица и спомага за подобряване на производителността на обработка на чугуна и за подобряване на живота на инструмента.
В сивия чугун MnS и FeS могат да се разтварят взаимно, така че количеството на манган и сяра в съставния сулфид (MnFe) S е променливо. Сярата и кислородът също могат да бъдат взаимно разтворими, така че в сивия чугун сулфидната ситуация е много сложна, получените съединения могат да бъдат представени чрез FexMnySvOw, където стойностите на x, y, v и W ще се променят в зависимост от специфичните условия на чугуна.
През последните години проучването чрез количествен металографски анализ показа, че има около 43 милиона включвания на MnS и (MnFe) S включвания в 1 cm3 пепелен чугун, а размерът на включванията е 2 ~ 23 микрона. Общото количество на включенията е по-малко от 0.01 процента от теглото на чугуна.
Когато сярата съществува в FeS или тройния съкристал, нейното отделяне в течната фаза на интерфейса на кокристалния блок в процеса на втвърдяване, възпрепятства растежа на кокристалната група и увеличава преохлаждането на кокристалното втвърдяване, като по този начин увеличава тенденцията към бяла уста на чугуна. След втвърдяване, FeS или тройният кокристал на границата на кокристалната група ще направи механичните свойства на чугуна ниски и крехкостта голяма. Това е вредното действие на сярата.
Ако към чугуна се добавят достатъчни количества манган, за да се инхибира производството на FeS и да се образуват фини и диспергирани сулфидни включвания, сярата ще играе положителна и полезна роля в нуклеацията и растежа на графита. РЕЗУЛТАТИ Чугун малък кристал малък, графитът е тип А, няма да има бяла уста. За да бъде формата на графитния лист задоволителна, минималното съдържание на сяра в сивия чугун трябва да бъде 0.06 процента. Съдържанието на сяра е по-ниско от тази стойност и разпределението на графитния лист в чугуна е лошо и е лесно да се произведе бяла уста.
Основната роля на мангана в сивия чугун е да ограничава сярата и да инхибира образуването на FeS. Тъй като отношението на атомното тегло на мангана към сярата е 1,71. Еквивалентното съотношение на MnS на манган и сяра, образувани в чугуна, е 1,71. Mangn по-висок от равновесието, т.нар