鑄造廠鑄件什麼元素影響金相

A. 鑄造鎳鋁青銅 金相 的標准

CC334G(CuAl11Fe6Ni6-C)屬於德標鋁青銅，執行標准：DIN EN 1982-2008

CC334G(CuAl11Fe6Ni6-C)有高強度、耐腐蝕、撞擊時不產生火花等優良特性，廣泛用作國防工業和民用。

CC334G(CuAl11Fe6Ni6-C)化學成分及性能如下圖：

B. 造成球墨鑄鐵件金相組織不合格的原因是什麼

必須根據金相不合格的情況進行分析。比如是石墨不成球？不均勻？基體組織不符合標准？建議認真看一下如鑄鐵手冊等專業書籍，那裡面講的很仔細並且科學，准確，在網路沒有人能夠大篇幅把所有的可能性給你寫出來，對不對？你懂得。期望我的回答能夠幫到你。

C. 液態金屬與鑄型相互作用會產生哪些缺陷

缺陷
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一、粘砂。
原因：砂型和塗料不當。高錳鋼既為高錳，當然Mn含量高，與空氣中的氧氣發生反應，從而鋼水表面含較多的的MnO，呈鹼性，而製作型芯的材料採用石英砂，MnO很容易和石英砂或是含有酸性耐火材料的塗料如石英粉等發生化學反應：MnO+SiO2=MnO·SiO2，生成MnO·SiO2。這種低熔點化合物凝固時使砂粒牢牢黏附於鑄件表面形成化學粒砂。低熔點物質的產生也促使鋼水向型砂的孔隙中滲透，造成機械黏砂。預防如下：
高錳鋼鑄件生產中多採用石英砂，但必須使用鹼性耐火材料或中性耐火材料制備的塗料，且必須使用鎂砂鹼性或中性爐襯，防止鋼水表面氧化物和鑄型之間的作用。
使用鹼性耐火材料的原砂，如鎂砂作為型砂可以根本解決黏砂和鑄件表面質量問題。鎂砂的導熱性能好，能增加鑄件結晶凝固時的冷卻速度，改善結晶組織，提高性能。也可以使用中性的高耐火度的材料，如鉻鐵礦砂、鉻鎂砂等，芯子可採用鉻鐵礦樹脂砂，砂型可採用橄欖石水玻璃砂，可使用鎂砂高鋁粉和鉻鐵礦粉做塗料，提高鑄件表面質量。但這些材料比較昂貴，故實際生產中建議使用石英砂干型砂、鎂砂等鹼性耐火材料做塗料把石英砂和鋼水隔開。
目前，用石灰石砂鑄造高錳鋼件較為普遍。以水玻璃為粘結劑的石灰石砂作型芯，可以得到光潔的內腔，作型砂可以得到光潔的外表面，清砂也比容易。也有個使用白雲石砂，白雲石砂也是一種鹼性耐火材料。

二、晶料粗大。
原因：高錳鋼本身的特性和澆注溫度過高。高錳鋼含碳量高，結晶速度較快，且導熱性低和鋼液凝固緩慢。在鋼的凝固過程中，容易產生粗大的樹枝晶，當傳熱有方向性時，很容易長成條狀的柱狀晶，在枝晶之間存在顯微疏鬆和夾雜物，使高錳鋼的塑性及沖擊韌性急劇下降。尤其是標准高錳鋼鑄態晶粒的大小通過熱處理是很難改變的。根據建材部標准規定高錳鋼鑄件晶粒度不粗於2級，有的工藝文件還規定壁厚不大於20mm的鑄件不允許有柱狀晶，大於20mm的鑄件，斷面兩邊柱狀晶厚度之和不超過該斷面厚度五分之二者為合格，否則為不合格。預防如下：
1、孕育處理。冶煉時，加入一定量的鉬、鉻元素進行孕育處理。因為這些元素的碳化物和氮化物在鋼的結晶過程中能起到外來核心的作用，從而使晶粒細化。
2、合理控制澆注溫度。澆注溫度高時，鋼液積蓄的熱量多，凝固速度慢，結晶後晶粒粗大，反之，晶粒較細。因此，對於流動性好，導熱率低的高錳鋼，最好採用較低的澆注溫度，以便得到較細的晶粒和較高的機械性能。因此在生產中要求高溫冶煉，低溫澆注，主要嚴格控制出鋼溫度。另外，澆注溫度低還可以減少熱裂缺陷、縮孔、粘砂、含氣量和節約能源，是影響鑄件質量的重要因素。

三、鑄件開裂
原因一：打箱切割失當。
水韌處理前的高錳鋼非常脆。高錳鋼鑄態組織是奧氏體和碳化物，由於碳化物的存在，鋼的強度不高脆性很大，一碰撞就易產生裂紋。此外，大鑄件澆冒口需氣割時，由於局部突然受熱，產生很大的應力，往往在冒口根部產生裂紋。預防如下：
1、鑄件打箱時間要合理制定，不可提前，一般小件為4－6小時，較大件應在8－12小時後。且打箱之後不得將鑄件放在易發生碰撞的地方。打箱、搬運過程不得碰撞，不得澆水，以防由應力和激冷造成鑄件開裂。
2、鑄件熱處理前前，需將內腔及表面砂清理干凈，打掉飛邊、毛刺。厚的飛邊、毛刺若過厚，可用氣割割除，但須留適當餘量。最好用砂輪切割機。小鑄件的易割冒口用錘敲掉，大帽口只能割去5/6，其餘量水韌處理後去除。切割過程不得有鋼液流到鑄件上，否則同樣鑄件開裂。
3、鑄件水韌處理完畢，要在冷水中（最好在水下）割除冒口餘量，並要求切割處水面流動（可設置1-2根水管噴水），以保證冷態切割，此時仍需要留出6-7mm餘量。條件不足時對鑄態不能敲掉的澆、冒口，可以水韌後進行澆水切割。非加工面上的餘量最後用碳弧氣刨清除，砂輪磨光。

原因二、化學成份偏差大
水韌處理產生淬火裂紋一個可能原因是鑄造化學成分不合格，尤其「C」元素含量超標（Mn/C≤8），雜質「P」含量超標。
在高錳鋼中，碳有兩方面的作用。一方面是擴大奧氏體區，促使鋼形成奧氏體組織；另一方面是促使鋼加工硬化。高錳鋼中必須具有相當的含碳量，才能起到有效的加工硬化作用和高的抗磨性，但碳的含量不能過高，否則鑄態組織中將出現大量的碳化物，特別是粗大的碳化物。大量碳化物的出現引起鋼發脆，即使是經過水韌處理使這些碳化物溶解於奧氏體中，但會在原來碳化物所在位置留下空間，造成顯微裂紋，同樣發脆。更有甚者，當含碳量過高時，在固溶處理後的淬火過程中仍不免有碳化物析出。所以，碳量應控制在一個合理的范圍，不能過低（過低硬化能力不足），但也不能過高。
錳是擴大奧氏體區的元素，要想形成單一的奧氏體組織，必須有足夠的含錳量。當鋼中碳含量高時，錳量應相應提高，二者必須保持合理的比例。一般取Mn/C為10，如含錳量略低時可取8。選擇錳碳比時要兼顧鑄件壁厚，鑄件愈厚，錳碳比愈高。冶煉時，錳鐵宜後加入爐內，以減少燒損量，後加入的鐵合金要預先經過烘烤。出鋼前還可用12×20×300mm澆注後直接水韌處理的試棒，視其冷彎的角度來檢驗鋼水質量。
磷的存在，使鋼的沖擊韌性下降，鑄件易開裂。在高錳鋼中，由於含錳量高，而錳與硫結合形成MnS而進入爐渣，因此高錳鋼中硫的含量都比較低（一般不超過0.03%），對鋼的不利影響遠遠小於磷。硅降低碳在奧氏體中的溶解度，促使碳化物析出，使鋼的耐磨性和沖擊韌性降低。處理如下：
嚴格材料的配合比，保證合適的錳碳比；生產中盡量降低磷的含量，錳鐵中磷較高，在選購錳鐵時，要選擇含磷低的錳鐵合金；含硅量要制在0.4-0.6%，最多不能超過0.8%。

原因三、水韌處理不當。
高錳鋼由於碳化物的存在使鋼發脆，必須經水韌處理後才能使用。水韌處理過程包括三個階段：加熱、保溫和淬火。
基於高錳鋼導熱差，線收縮大（一般在2.5%~3.0%），內應力較大，且鑄態組織中存在碳化物。故鋼的強度降低，脆性變大，容易開裂，所以加熱速度必須加以控制。
要消除其鑄態組織的碳化物，須將鋼加熱至1040℃以上，並保溫適當時間，使其碳化物完全固溶於單相奧氏體中，隨後快速冷卻得到奧氏體固溶體組織。這種固溶熱處理又稱為水韌處理。加熱溫度（水韌溫度）在1050－1100℃足以保證鋼中的碳化物較快地充分溶解。所以達此溫度時，則停止加熱，但過高的水韌溫度會導致鑄件表面嚴重脫碳，並促使高錳鋼的晶粒迅速長大，影響高錳鋼的使用性能。故加熱溫度在保證碳化物充分溶解的情況下，盡量選低。達此淬火溫度時，鑄態組織中的碳化物基本上都溶解了，但為了保證使少量尚未溶解的碳化物繼續溶解，已溶解在奧氏體中的碳通過擴散而均勻化，以降低在以後的過程中碳化物再次析出的可能性，需要再此溫度下進行一段時間的保溫。此外，淬火終了水溫大於60℃時會有碳化物再次析出。預防如下：
1、一般薄壁簡單鑄件可採用較快速率加熱；厚壁鑄件則宜緩慢加熱。為減少鑄件在加熱過程中變形或開裂，生產上常採用預先在650左右保溫，使厚壁鑄件內外溫差減小，爐內溫度均勻，之後再快速升到水韌溫度的處理工藝。從常溫加熱到600℃的溫度區間，對薄壁（δ＜25mm）鑄件，可用70℃/h的加熱速度；對中等壁厚（δ=25－50mm）的鑄件可用50℃/h的加熱速度；對後壁（δ＞75mm）的鑄件和形狀復雜鑄件，可用30－50℃/h的加熱速度。待溫度升至600℃以上，需保溫使厚壁鑄件內外溫差減小，由於鋼的塑性有所提高，開裂的危險性減小，鑄件的加熱速度一律可提高到100－150℃/h，直到淬火溫度為止。到達淬火溫度時需進行一定時間的保溫。保溫時間主要取決於鑄件壁厚，以確保鑄態組織中的碳化物完全溶解和奧氏體的均勻化。通常保溫時間可按鑄件壁厚25mm/1－1.5h計算。
2、淬火保溫後應迅速地將鑄件從爐中拉出投入水中。從打開爐門到工件全部入水的時間不得大於30s，愈短愈好（國標是45秒，絕對不能大於1min），以保證鑄件溫度不低於1000℃（低於950℃時又有碳化物重新析出，因保溫的溫度是1050-1100℃,故一定要快）。水量要大，不能低於鑄件和吊欄重量的8倍以上，水溫控制在10-30℃為宜，並在淬火時保持冷水從底部注部，確保淬火終了水溫不大於60℃，以免高錳鋼碳化物再次析出，力學性能顯著下降。若用非循環水需定期增加水量，最好使用水質干凈的循環水或採用壓縮空氣攪動池水。用吊籃吊淬時，可採用擺動吊籃的方式加速鑄件的冷卻。這時的鋼具有奧氏體組織，塑性很好，淬火時雖然鑄件中產生很大的內應力，但不會開裂的。高錳鋼鑄件入水常用自動傾翻或吊籃吊淬方式。前者對大件及形狀復雜的薄壁件易引起變形，淬火後鑄件從水池中取出也較為困難；後者淬火後取出鑄件方便，但吊籃消耗大。
高錳鋼水韌處理後高錳鋼的金相組織。高錳鋼經水韌處理後，如碳化物完全消除，則為單一奧氏體組織。這樣的組織，只有在薄壁鑄件上才可能得到。通常允許奧氏體晶粒內或晶界上有少量碳化物。高錳鋼組織中的碳化物，按其產生的原因分為三種：其一為未溶碳化物，是水韌處理未能溶解的鑄態組織中碳化物；其二是析出碳化物，是因為水韌處理時冷卻速度不夠高，在冷卻過程中析出的；第三種是過熱碳化物，是因水韌處理時加熱溫度過高而析出的共晶碳化物。前兩種碳化物，可通過再次熱處理予以消除，過熱產生的共晶碳化物則不能借再次熱處理消除。由於共晶碳化物超標而判定不合格的鑄件，只能報廢，不允許再次熱處理。
此外，有一種說法，供大家參考。人們往往認為高錳鋼淬透性很高，但厚度大於80mm的高錳鋼件水韌後，心部冷速慢，析出了針狀碳化物，使性能下降。為了減少高溫下碳化物固溶的困難，降低能耗及縮短生產周期，對100mm以下厚度的簡單鑄件，也有採用200℃入爐，以70～80℃/h速度升溫，不進行650℃保溫的水韌工藝的。

四、氣孔
氣孔是鑄造生產中常見的鑄件缺陷之一。由於氣孔導致的鑄件廢品占廢品總數的三分之一左右。氣孔是氣體聚集在鑄件表面、皮下和內部而形成的孔壁光滑空洞。一般將氣孔分為三類：侵入性氣孔、析出性氣孔和反應性氣孔。

原因一、侵入性氣孔。澆注過程時液態金屬對鑄型激烈的熱作用，使型砂和芯砂中的發氣物（水分、粘接劑等）氣化、分解和燃燒，生成大量氣體，加上型腔中原有的氣體，這些氣體部分侵入液態金屬內部而不能逸出所產生的孔洞，稱為侵入性氣孔。預防如下：
1、降低砂型（芯）界面的氣體壓力是最佳手段。如選用透氣性好，發氣量低的造型材料；控制型砂的水分及其它發氣附加物，用干模砂或快乾砂，不用濕砂型；應用發氣量低、發氣速度慢、發氣溫度高的粘結劑；砂型（芯）要保證烘乾，烘乾後的砂芯不宜存放太長時間，隔天使用的砂芯在使用前要回爐烘乾，以防砂芯吸潮，不使用受潮、生銹的冷鐵和芯撐等；排氣要暢通，合理安排出氣孔，使用冒口，提高鑄型的排氣能力；澆注後及時引火。引火後可聽到氣體的爆燃聲和砂箱周圍燃燒的火焰，砂箱移開後，可看到下部潮濕的痕跡。說明有大量的氣體產生如H2、O2、CO、H2S等氣體。
2、出鋼後，讓鋼液靜置5—10分鍾，使鋼液中的氣體逸出。
3、澆注溫度不能過低，保證侵入的氣體有充分的時間從液態金屬中上浮和逸出。加快澆注速度，選擇合適的型空緊實度，增加上砂型高度，提高液態金屬的靜壓力。澆注系統在設置時，應注意液態金屬流的平穩，澆注千萬不能中斷，防止氣體捲入金屬液中。

原因二、析出性氣孔。溶解在液態金屬中的氣體，在冷卻凝固過程中，由於溶解度降低而析出形成的氣孔，稱為析出性氣孔。析出性氣孔數量多、尺寸小，形狀呈圓形、橢圓形或針狀。在鑄件斷面呈大面積均勻分布，主要是氫氣孔和氮氣孔。
金屬尤其在液態金屬時，能夠吸附和溶解大量氣體。溶解在金屬液中的氣體，在溫度低和外界氣氛壓力降低時，就會從金屬中析出，部分掙脫吸附克服阻力逸出，部分由於金屬液表面凝固阻力大於浮力而形成氣孔。預防如下：
1、減少的吸氣量。清潔爐料，採用潔凈乾燥的爐料，限制含氣量較多的爐料使用；烘乾爐襯和澆注工具，澆包要烘乾，使用前最好用鐵液燙過，包中有鐵液，一定要在鐵液表面放覆蓋劑。確保「三干」：即出鐵槽、出鐵口、過橋要徹底烘乾；縮短熔煉時間，避免液態金屬和爐氣的接觸，減少熔煉吸氣等。
2、除氣處理。可用加入元素除氣法或吹入惰性氣體，以及真空除氣法等。
3、阻止氣體的析出。提高鑄件冷卻速度，提高外界氣氛的壓力等。

原因三、反應性氣孔。由於液態金屬與鑄型界面之間、液態金屬與渣之間或液態金屬內部元素之間發生了某些化學反應產生氣體而形成的孔洞，稱為反應性氣孔。反應性氣孔特一般均勻成群分布，且往往產生於鑄件皮下形成皮下氣孔，又因其形狀呈針頭狀，又稱針孔。此類氣孔在鑄鋼件中出現較多。清砂後少數氣孔露出，熱處理去氧化皮後有更多氣孔露出。
在生產實踐中發現如下形象：薄壁鑄鋼件的底面比側面和上面的針孔多（底面水分不易蒸發）；厚壁鑄鋼件則上面針孔多；濕型鑄造比干型多，濕型分型面處尤多；鋼液脫氧不良針孔多。皮下氣孔形成的機理有兩種觀點：一是氫氣說，二是一氧化碳說。
氫氣說認為，鋼液於鑄型水汽接觸發生化學反應分解成氫，一部分逸出，一部分溶解在鋼液中，使鋼液中氫含量達到飽和。當鑄件凝固時，鋼液含有的氫要從固相中析出而被趕到金屬固—-液界面上，形成氫偏析，使界面上氫濃度大大提高。特別是廢鋼含有銹和油脂時，氫化物含量高。如果鋼液中含有較多FeO,則在鑄件皮下FeO與氫反應生成H2O。水成為非自發性氣核，鋼液中析出的氫向氣核集中，形成氣泡並長大，最終形成氣孔。
一氧化碳學說認為，當鋼液脫氧不良有殘存的FeO或鋼液與水汽反應生成FeO，這些氧化鐵與鋼液中的碳發生反應生成CO。
其防止辦法除氣和脫氧，盡量減少鋼中的氫和氧化鐵；嚴格控制型砂中的水分；造型時盡量減少刷水；增強鑄型的排氣能力。

五、 砂眼、渣孔
鑄件缺陷處內部或表面充塞著型（芯）砂的小孔，稱為砂眼。若缺陷形狀呈不規則，內部是渣或夾雜物，則稱為渣孔。預防如下：
1、砂眼。（1）提高型（芯）砂的強度及砂型緊實度，減少砂芯的毛刺和砂型的銳角，防止沖砂。（2）合型前要吹乾凈型腔和砂芯表面的浮砂，合型後要盡快澆注。（3）防止砂芯烘枯及存放時間過長。（4）合理設計澆注系統，避免鋼液對型壁沖刷力太大；澆口杯表面要光滑，不能有浮砂。
2、渣孔。（1）增加扒渣次數，澆注前靜止一段時間，以利於熔渣上浮。（2）合理設計澆注系統，放置濾網片提高檔渣能力，澆注包上安置擋渣系統，澆注時保持不斷流。

六、縮孔、縮松
在鑄件的厚斷面，熱節處或軸心等最後凝固的地方形成表面粗糙的孔洞，並且或多或少帶有樹枝狀結晶。孔洞大而集中的稱為縮孔，小而分散的稱為縮松。縮孔與縮松主要是由於金屬液在冷卻凝固時所產生的液態收縮與凝固收縮遠大於固態收縮，並在鑄件最後凝固的地方得不到金屬液的補充所造成的。預防如下：
1、放冷鐵。鑄造時為了獲得細鑄態晶粒，減少碳化物析出量，除了控制澆注溫度，對厚大件要放置外冷件（內冷鐵一般不宜放），這樣同時也提高了高錳鋼鑄件的緻密度，減少縮孔、疏鬆。高錳鋼體收縮大，但只要工藝控製得當，可以不出現縮孔，而以軸線疏鬆形式存在，由於它韌性好，基本不影響使用。
2、設置冒口。高錳鋼鑄件厚度小於25mm時，一般不用冒口，在大於50mm時，必須設置冒口。高錳鋼難切割，澆注系統往往分散引入，冒口採用保溫、細頸、易割三種冒口。在工藝上採用補澆，放發熱劑的辦法增強補縮效果。
3、澆口要符合同時凝固的要求。應多道分散，內澆口斷口宜狹深小澆口，一般齒板宜單頭進入開4－6道，橫澆口宜略大壓在內澆口上。

D. 鋁合金5356中鐵元素的作用

鐵在鑄造鋁合金中一直被認為是一種主要的有害雜質，各個國家、專業標准均對其作了明確的限制，各企業標准對其控制更為嚴格。這主要是由於隨鐵含量增加，在金相組織中會形成本身硬度很高的針、片狀脆性鐵相，它的存在割裂了鋁合金的基體，降低了合金的力學性能，尤其是韌性，並且使零件機械加工難度增加，刀、刃具磨損嚴重，尺寸穩定性差等等，但是，低品質鋁合金錠中鐵含量本身就高，隨著合金爐料的回用，生產中鐵質坩堝、工具、置預件等的使用使合金增鐵在所難免。多年來一直吸引著廣大鑄造工作者去研究，下面就鐵在Al－Si合金中的作用及其減弱消除對策進行討論。
1鑄造Al－Si系合金中鐵的作用
1．1鑄造Al－Si合金中鐵的存在形態
表1是鋁硅系合金中鐵的存在形態，其中α－AlFeSi和β－AlFeSi是常見的二種形態。而ρ－AlMgFeSi和δ－AlFeSi不是很常見。其中AlFeSi和Al（Fe，Cr）Si的結晶結構特徵目前還不甚祥細。至於形成什麼樣的相，除與合金中的含鐵量有關外，還與鑄件的冷卻速度、合金元素的數量、種類等密切相關。漢字狀的α－AlFeSi相對Al－Si系合金可提高強度、硬度，對韌性降低不多，而針狀的β－AlFeSi相則嚴懲割裂基體，顯著降低合金的韌性，尤其沖擊韌性，據報道，當Fe＞1％時，可使整個合金本身變脆。
表1Al－Si系合金中鐵相形態
類別晶體結構熔化溫度／℃形狀α－AlFeSi六方晶體860漢字狀β－AlFeSi單晶體870針、片狀ρ－AlMgFeSi立方晶體δ－AlFeSi四方晶體1．2鐵對鋁硅合金機械性能的影響
1．2．1對室溫機械性能的影響
對Al－Si二元合金，當Fe＞0．5％時，片狀β相可提高合金的強度並稍降低其延伸率；當Fe＞0．8％時，延伸率開始較大幅度降低，當合金中的Fe從0．4％增加到1．2％時，對強度值的增加是微乎其微的，但卻顯著降低其延伸率從4％降到1％，對Na變質的Al－Si共晶合金是每增加Fe0．1％可使延伸率降低1％多。
1．2．2對高溫性能的影響
鐵雖然降低了Al－Si活塞合金的室溫機械性能，但卻提高了它的高溫機械性能，這主要由於高溫時基體本身強度隨溫度升高下降很多，而此時以網狀、漢字狀和細小針狀存在的鐵相，它們在316℃左右時基本不變，是穩定的化合物相，正是它的存在提高高溫下試樣的抗拉強度。對Al－Si－Cu－Mg合金，當Fe＞0．95％時，σ300℃為92MPa。
1．2．3對耐磨、耐腐性的影響
鐵提高Al－Si系合金的耐磨性，這是由於硬質針狀鐵相使基體得以強化，抵抗變形能力，同時又起到支承作用，使耐磨性提高。同時鐵相使合金錶面的氧化膜失去連續性，易發生電化學腐蝕，鐵降低合金的耐腐性。
1．2．4對鑄造性能的影響
隨著鐵含量增加，在合金結晶時，由於β相干擾枝晶間流動，所以會使疏鬆增加，同時增加合金的熱裂傾向，但是對壓鑄鋁合金一定Fe量可防止粘膜，但也有報道稱一定Fe量增加合金的流動性。
1．2．5對機械加工性能的影響
鐵相使機械加工性能惡化，增加刀刃具的磨損量，使尺寸穩定性變差。
2鐵的有害作用消除、抑制方法
2．1機械方法
常用的機械去鐵法有過濾法、沉澱法、離心鑄造法等，它們均是採用在熔體中加入Mn、Cr、Ni、Zr等合金元素使之與鐵形成大的化合物，由於其密度與鋁合金不同會產生沉澱，使用沉澱的方法稱為沉澱法，它可使鐵降低0．5％。將通過過濾布，過濾網、板，使大塊化合物得以過濾的方法，稱為過濾法，它可使Fe降低0．7％，將加入合金元素的熔體，在離心力作用下，由於密度d的差異使鐵相移向邊緣，而內部鐵含量可由2．07％降低到0．27％，降低效率達87％。不同轉速、不同Fe／Mn比對除鐵效率也有影響。生產中應用的機械方法一般均聯合使用，如過濾法與沉澱法，先沉澱後過濾，以及過濾與離心鑄造結合會取得更加好的效果。
2．2熔體處理方法
2．2．1加入合金元素中和Fe的作用（變質處理）
熔體中加入合金元素來改變鐵相形貌，減弱鐵的作用，提高合金強度，改善延伸率，通常加入的元素有：Mn、Cr、Co、Be、Mo、Ni、S、Mg、Re等，下面逐個分析：
a．Mn：是最常用和用得最多的元素，加Mn能顯著減少鐵相的數量和尺寸，甚至使鐵相完全消失，由於Mn的加入擴大了α鐵相區，從而使得鐵相向α鐵相轉化，中和鐵相的Mn的加入量多少現還不能定論。據稱在Al－Si13合金中加入0．5％的Mn，就能使含1．5％Fe的合金中針、片狀鐵相轉變為α鐵。有人推薦按Mn％＝2（％Fe－0．5）添加Mn，總之通過添加Mn可逐漸使β－Fe相的數量減少，尺寸變小，直到不出現為止。
b．Cr：在ZAlSi7Mg合金中加Cr可使粗片狀的β相轉變為漢字狀的α鐵相，加0．2％～0．6％Cr能防止含Fe＞1％的Al－Si13合金的脆斷，在Al－5Si－1．5Cu－0．5Mg合金中加入0．2％～0．3％Cr使含鐵為0．4％合金的伸長率由1．7％增加到3．8％，加0．4Cr可使含Fe0．75％的合金伸長率由0．8％提高到2．6％。
c．Co：Co的作用與Mn相似，但需要稍加入以使富鐵相成球形，有人建議Fe／Co的比率應為1∶2，同時Co的加入於其本身的偏析體小，所以其效果優於Mn。
d．Be：也可作為一種中和劑，當Be加入量＞0．4％時，能形成一種AlFeBe緊密相，同時由於Be是一種很好的抗氧化劑，能提高Al合金的性能，在砂型鑄造件能使AlSi0．6Mg合金的抗拉強度提高5％～10％，同時不降低其延伸率，另據報道，在Al－6Si合金中加入0．05％～0．5％Be會使Fe雜質相的形態由長針改變為危害較小的園球形或近園球形，從而提高合金的塑性。
e．Mo：可用來中和Fe的有害作用，其效果比Mn好，它是Al－Si合金中Fe的有效變質劑，在含Fe1．2％的合金中加入0．2％的Mo和0．1％的S能使合金的延伸率由1％增加到2．8％，抗拉強度由160MPa增到180MPa。
f．Mg：也可起到中和雜質鐵的有害作用，當含量在一定程度時會形成AlFeSiMg化合物相，從而減少β鐵相的形成。
g．Ni和S：也是鐵有害作用的中和劑，其中S還能作為鋁合金的變質劑，據報道加入硫磺可使鐵相大部分變為短桿狀及漢字狀，有少量是團球狀、塊狀。但單獨加時效果不理想，須與其它元素如Mn、Cr、稀土等配合，其效果明顯。
h．稀土RE：稀土是一種很好的Fe相變質劑，據報道，對413合金加入0．04％～0．06％Sr，可有效減少β鐵相的數量和尺寸，對6063合金，當加入0．05％Sr後，所存在鐵相化合物呈漢字狀，且細化。日本專利也曾報道加入0．005％～0．10％Sr及相同量的Zn，可減少β鐵的數量和尺寸，並且在許多Al－Si系及型材合金中得到證實，這主要是由於RE本身是一種變質劑，合金凈化劑，它的加入可有效去除鐵的有害作用。
總之，對於變質中和劑，它能減少消除β鐵相的形成，但它本身並不能去除Fe的有害作用，只起減緩作用，且隨Fe量增加使用的變質劑量也增多，一定程度上降低合金的韌性，並且，由於其形成各種復雜化合物會帶來其它相關的副作用，因此，我們提倡使用變質劑，且使用復合的綜合性能變質劑，盡可能加入量少。
2．2．2熔體過熱和快冷處理
a．熔體過熱
據報道，過熱處理可減少富鐵相的形核核心，這是由於在高溫時β富鐵相的形核核心是γ（Al），而γ（Al）在低溫時存在，當溫度高到一定程度時（≥85℃），γ（Al）相就轉變為α（Al），不利於β鐵相的形核，從而抑制了β鐵相的出現。同時發現隨熔體過熱度的增加，鑄件中富鐵的晶間化合物變的越細，當澆注溫度大於800℃時，合金中的片狀β鐵相就轉變為α鐵相，且這個過程不可逆轉，即一旦熔體過熱到足以產生α相的溫度隨後的處理和靜置對鐵相形態無影響，並且當鐵量愈高時，用過熱方法改變就越來越困難。在實際操作中由於過熱後熔體吸氣，氧化嚴重，所以一般很少採用。
b．快速冷卻處理
快速冷卻處理可減弱鐵的有害作用，這是大家所共認的，國家專業標准中規定的砂型鑄造的質量小於金屬型也就是這個道理。快速冷卻時合金液中形核核心多，界面推進速度快，形成的有害鐵相在同等條件下要短、要細，甚至看不到針狀相，同時合金中中和Fe相所需的Mn量也隨凝固過程中冷速的變化而變化，冷卻速度對Fe相形態也有很大影響。當冷速＜0．1℃／s時，有助於β鐵相的形成，當冷速＞10℃／s時，會抑制β鐵的產生。
3討論
（1）合金中Fe含量是否應符合國標？
在合金化處理方法和提高冷卻速度條件下，我們可以減少甚至消除針狀鐵相的危害作用，使其組織性能達到國標規定的要求，此時合金中鐵含量已超標，甚至嚴重超標，那麼此時應以成分為主呢，還是以性能為主？我們主張Fe的有害作用消除了，其含量或者說鐵含量當量（即此時的鐵含量以平常的國標相當的量）應僅作參考，主要以組織性能為依據，成分不應具有否決權，與國外鑄造發達國家相比，我國國標規定的Fe含量明顯嚴於國外，因此我們希望我國專業行業標准能出現相應的標准。
（2）減少鐵的有害作用在生產中如何操作？
在生產實際中過熱處理，由於會帶來元素的嚴重燒損，吸氣嚴重，所以不太採用，而離心澆注需要離心機等設備，對專業合金生產廠猶可，而一般廠家也無法為了它而上設備。最實用且可行的就是合金化變質處理和提高冷卻速度，變質處理中應提倡使用具有復合作用效果的加入量可小，一種元素多種功能的元素或幾種元素復合劑，同時提倡機械與變質方法復合處理。

E. 合金元素在低合金高強度鋼中的作用是什麼

合金元素在鋼中的作用
隨著現代工業和科學技術的不斷發展，在機械製造中，對工件的強度、硬度、韌性、塑性、耐磨性以及其他各種物理化學性能的要求愈來愈高，碳鋼已不能完全滿足這些要求了。
原因 ：
①由碳鋼製成的零件尺寸不能太大。否則，因淬透性不夠而不能滿足對強度與塑性、韌性的要求。加入合金元素可增大淬透性。
②用碳鋼製成的切削刀具不能滿足切削紅硬性的要求。用合金工具鋼、高速鋼和硬質合金。
③碳鋼不能滿足特殊性能的要求，如要求耐熱、耐低溫、抗腐蝕、有強烈磁性或無磁性等等，只有特種的合金鋼才能具有這些性能。
合金鋼是以碳鋼為基礎，金相組織和相應的碳鋼大體上是相似的。在鋼中加入合金元素，鋼的機械性能顯著提高。弄清楚各種合金元素對鋼材的影響對控制產品質量有非常大的作用。
1 合金元素在鋼中的存在方式
1.1 合金元素與鋼中的碳相互作用，形成碳化物存在於鋼中
按合金元素在鋼中與碳相互作用的情況，它們可以分為兩大類：
(1) 不形成碳化物的元素(稱為非碳化物形成元素)，包括鎳、硅、鋁、鈷、銅等。由於這些元素與碳的結合力比鐵小，因此在鋼中它們不能與碳化合，它們對鋼中碳化物的結構也無明顯的影響。
(2) 形成碳化物的元素(稱為碳化物形成元素)，根據其與碳結合力的強弱，可把碳化物形成元素分成三類。
1）弱碳化物形成元素：錳
錳對碳的結合力僅略強於鐵。錳加入鋼中，一般不形成特殊碳化物(結構與Fe3C不同的碳化物稱為特殊碳化物)，而是溶入滲碳體中。
2）中強碳化物形成元素；鉻、鉬、鎢
3）強碳化物形成元素：釩、鈮、鈦
有極高的穩定性，例如TiC在淬火加熱時要到1000℃以上才開始緩慢的溶解，這些碳化物有極高的硬度，例如在高速鋼中加人釩，形成V4C，使之有更高的耐磨性。
1.2 合金元素溶解於鐵素體(或奧氏體)中，以固溶體形式存在於鋼中。
1.3 合金元素與鋼中的氮、氧、硫等化合，以氮化物、氧化物、硫化物和硅酸鹽等非金屬夾雜物的形式存在於鋼中。
1.4 游離態，即不溶於鐵，也不溶於化合物：鉛，銅
2 合金元素對鋼的平衡組織的影響
表現在改變鐵碳合金狀態圖。
2.1 合金元素對鋼臨界溫度的影響
錳、鎳、銅使A3線降低，鉬、鎢、硅、釩使A3線升高。同樣影響A1，影響程度更大。
2.2 合金元素對鋼共析點（S點）位置的影響
大多數合金使共析點左移，鉬鎢在質量分數大時使共析點右移。
2.3 合金元素對奧氏體相區大小的影響
2.3.1 擴大γ區
合金元素與γ-Fe、α-Fe形成固溶體，常溫下為奧氏體組織。Ni，Mn
2.3.2 減小γ區
抑制F向A轉變，Cr
3 合金元素對熱處理的影響
3.1 合金元素對奧氏體化的影響
奧氏體晶粒在鐵素體與碳化物邊界處生核並長大；剩餘碳化物的溶解；奧氏體成分的均勻化，在高溫停留時奧氏體晶粒的長大粗化等過程。在鋼中加入合金元素對後三個過程有較大的影響。
（1）含有碳化物形成元素的合金鋼，其組織中的碳化物，是比滲碳體更穩定的合金滲碳體或特殊碳化物，因此，在奧氏體化加熱時碳化物較難溶解，即需要較高的溫度和較長的時間。一般來說，合金元素形成碳化物的傾向愈強，其碳化物也愈難溶解。
（2）合金元素在奧氏體中的均勻化，也需要較長時間，因為合金元素的擴散速度，均遠低於碳的擴散速度。
（3）某些合金元素強烈地阻礙著奧氏體晶粒的粗化過程，這主要與合金碳化物很難溶解有關，未溶解的碳化物阻礙了奧氏體晶界的遷移，因此，含有較強的碳化物形成元素(如鉬、鎢，釩，鈮、鈦等)的鋼，在奧氏體化加熱時，易於獲得細晶粒的組織。
各合金元素對奧氏體晶粒粗化過程的影響，一般可歸納如下：
1）強烈阻止晶粒粗化的元素：鈦、鈮、釩、鋁等，其中以鈦的作用最強。
2）鎢、鉬、鉻等中強碳化物形成元素，也顯著地阻礙奧氏體晶粒粗化過程。
3）一般認為硅和鎳也能阻礙奧氏體晶粒的粗化，但作用不明顯。
4）錳和磷是促使奧氏體晶粒粗化的元素。
3.2 合金元素對奧氏體分解轉變的影響
多數合金元素使奧氏體分解轉變的速度減慢，即C曲線向右移，也就是提高了鋼的淬透性。
3.3 合金元素對馬氏體轉變的影響
增加冷卻時間，降低冷卻速度。另外，合金元素對馬氏體開始轉變溫度(Ms點)也有明顯的影響。多數合金元素均使馬氏體開始轉變溫度(Ms點)降低，其中錳、鉻、鎳的作用最為強烈，只有鋁、鈷是提高Ms點。
3.3 合金元素對回火轉變的影響
合金元素對淬火鋼回火轉變的影響主要有下列三個方面：
（1）提高鋼的回火穩定性
這主要表現為合金元素在回火過程中推遲了馬氏體的分解和殘余奧氏體的轉變，提高了鐵素體的再結晶溫度，使碳化物難以聚集長大而保持較大的彌散度，從而提高了鋼對回火軟化的抗力，即提高了鋼的回火穩定性。
（2）產生二次硬化
一些合金元素加入鋼中，在回火時，鋼的硬度並不是隨回火溫度的升高一直降低的，而是在達到某一溫度後，硬度開始增加，並隨著回火溫度的進一步提高，硬度也進一步增大，直至達到峰值。這種現象稱為回火過程的二次硬化。回火二次硬化現象與合金鋼回火時析出物的性質有關。當回火溫度低於約450℃時，鋼中析出滲碳體，在450℃以上滲碳體溶解，鋼中開始沉澱析出彌散穩定的難熔碳化物Mo2C、
VC等，使鋼的硬度開始升高，而在550～600℃左右沉澱析出過程完成，鋼的硬度達到峰值。
（3）增大回火脆性
鋼在回火過程中出現的第一類回火脆性(250～400℃回火)，即回火馬氏體脆性和第二類回火脆性(450～600℃回火)，即高溫回火脆性均與鋼中存在的合金元素有關。
4 合金元素對氧化與腐蝕的影響
一些合金元素加入鋼中能在鋼的表面形成一層完整的、緻密而穩定的氧化保護膜，從而提高了鋼的抗氧化能力。最有效的合金元素是鉻、硅和鋁。但鋼中硅、鋁的質量分數較多時鋼材變脆，因而它們只能作為輔加元素，一般都以鉻為主加元素，以提高鋼的抗氧化性。鋼中加入少量的銅、磷等元素，可提高低合金高強度鋼的耐大氣腐蝕。
5 合金元素對機械性能的影響
5.1 金屬材料的強化方法
金屬材料的強化途徑，主要有以下幾個方面；
(1)結晶強化。結晶強化就是通過控制結晶條件，在凝固結晶以後獲得良好的宏觀組織和顯微組織，從而提高金屬材料的性能。它包括：
1）細化晶粒。細化晶粒可以使金屬組織中包含較多的晶界，由於晶界具有阻礙滑移變形作用，因而可使金屬材料得到強化。同時也改善了韌性，這是其它強化機制不可能做到的。
2）提純強化。在澆注過程中，把液態金屬充分地提純，盡量減少夾雜物，能顯著提高固態金屬的性能。夾雜物對金屬材料的性能有很大的影響。在損壞的構件中，常可發現有大量的夾雜物。採用真空冶煉等方法，可以獲得高純度的金屬材料。
(2)形變強化。金屬材料經冷加工塑性變形可以提高其強度。這是由於材料在塑性變形後位錯運動的阻力增加所致。
(3)固溶強化。通過合金化(加入合金元素)組成固溶體，使金屬材料得到強化稱為固溶強化。
(4)相變強化。合金化的金屬材料，通過熱處理等手段發生固態相變，獲得需要的組織結構，使金屬材料得到強化，稱為相變強化．
相變強化可以分為兩類：
1) 沉澱強化(或稱彌散強化)。在金屬材料中能形成穩定化合物的合金元素，在一定條件下，使之生成的第二相化合物從固溶體中沉澱析出，彌散地分布在組織中，從而有效地提高材料的強度，通常析出的合金化合物是碳化物相。
在低合金鋼(低合金結構鋼和低合金熱強鋼)中，沉澱相主要是各種碳化物，大致可分為三類。一是立方晶系，如TiC、V4C3，NbC等，二是六方晶系，如MO2、W2C、WC等，三是正菱形，如Fe3C。對低合金熱強鋼高溫強化最有效的是體心立方晶系的碳化物。
2) 馬氏體強化。金屬材料經過淬火和隨後回火的熱處理工藝後，可獲得馬氏體組織，使材料強化。但是，馬氏體強化只能適用於在不太高的溫度下工作的元件，工作於高溫條件下的元件不能採用這種強化方法。
(5)晶界強化。晶界部位的自由能較高，而且存在著大量的缺陷和空穴，在低溫時，晶界阻礙了位錯的運動，因而晶界強度高於晶粒本身；但在高溫時，沿晶界的擴散速度比晶內擴散速度大得多，晶界強度顯著降低。因此強化晶界對提高鋼的熱強性是很有效的。
硼對晶界的強化作用，是由於硼偏集於晶界上，使晶界區域的晶格缺位和空穴減少，晶界自由能降低；硼還減緩了合金元素沿晶界的擴散過程；硼能使沿晶界的析出物降低，改善了晶界狀態，加入微量硼、鋯或硼+鋯能延遲晶界上的裂紋形成過程；此外，它們還有利於碳化物相的穩定。
(6)綜合強化。在實際生產上，強化金屬材料大都是同時採用幾種強化方法的綜合強化，以充分發揮強化能力。例如：
1）固溶強化十形變強化，常用於固溶體系合金的強化。
2）結晶強化+沉澱強化，用於鑄件強化。
3）馬氏體強化+表面形變強化。對一些承受疲勞載荷的構件，常在調質處理後再進行噴丸或滾壓處理。
4）固溶強化+沉澱強化。對於高溫承壓元件常採用這種方法，以提高材料的高溫性能。
有時還採用硼的強化晶界作用，進一步提高材料的高溫強度。
5.2 合金元素對正火(或退火)狀態鋼機械性能的影響
正火狀態下鋼有鐵素體和珠光體組織。固溶強化，結晶強化，沉澱強化。合金元素不僅影響鋼材的強度，同時也影響其韌性。
5.3 合金元素對調質鋼機械性能的影響
合金元素對調質鋼機械性能的影響，主要是通過它們對淬透性和回火性的影響而起作用的。主要表現於下列幾方面：
(1) 由於合金元素增加了鋼的淬透性，使截面較大的零件也可淬透，在調質狀態下可獲得綜合機械性能優良的回火索氏體。
(2) 許多合金元素可使回火轉變過程緩慢，因而在高溫回火後，碳化物保持較細小的顆粒，使調質處理的合金鋼能夠得到較好的強度與韌性的配合。
(3)高溫回火後，鋼的組織是由鐵素體和碳化物組成，合金元素對鐵素體的固溶強化作用可提高調質鋼的強度。
6 合金元素對鋼的工藝性能的影響
6.1 合金元素對焊接性能的影響 ：
鋼的焊接性能，主要取決於它的淬透性、回火性和碳的質量分數。
合金元素對鋼材焊接性能的影響，可用焊接碳當量來估算。我國目前所廣泛應用的普通低合金鋼，其焊接碳當量可按下述經驗公式計算。
公式 Cd=C+1/6Mn+1/5Cr+1/15Ni+1/4Mo+1/5V+1/24Si+1/2P+1/13Cu
近年來，對厚度為15～50mm的200個鋼種(從碳鋼到強度等級為1000MPa級的高強度合金鋼)，以低氫焊條進行常溫下的Y型坡口拘束焊接裂紋試驗。在試驗基礎上，提出了一個用以估計鋼材出現焊接裂紋可能性的指標，稱為鋼材焊接裂紋敏感性指數戶，其計算公式為 Pc=C+1/30Si+1/20Mn+1/20Cu+1/60Ni+1/20Cr+1/15Mo+1/10V+5B+1/600t+1/60H%，與碳當量公式相比增加了板厚和含氫量。
6.2 合金元素對切削加工的影響
金屬的切削性能是指金屬被切削的難易程度和加工表面的質量。為了提高鋼的切削性能，可在鋼中加入一些能改善切削性能的合金元素，最常用的元素是硫，其次是鉛和磷。
由於硫在鋼中與錳形成球狀或點狀硫化錳夾雜，破壞了金屬基體的連續性，使切削抗力降低，切屑易於碎斷，在易切削鋼中硫的質量分數可達0.08％～0.30％。
鉛在鋼中完全不溶，以2～3pm的極細質點均勻分布於鋼中，使切屑易斷，同時起潤滑作用，改善了鋼的切削性能，在易切削鋼中鉛的質量分數控制在0.10％～0.30％。
少量的磷溶入鐵素體中，可提高其硬度和脆性，有利於獲得良好的加工表面質量。
6.3 合金元素對塑性加工性能的影響
鋼的塑性加工分為熱加工和冷加工兩種。
熱加工工藝性能通常由熱加工時鋼的塑性和變形抗力，可加工溫度范圍、抗氧化能力、對鍛造加熱和鍛後冷卻的要求等來評價。合金元素溶入固溶體中，或在鋼中形成碳化物，都能使鋼的熱變形抗力提高和塑性明顯降低，容易發生鍛裂現象。但有些元素(如釩+鈮，鈦等)，其碳化物在鋼中呈彌散狀分布時，對鋼的脆性影響不大。另外，合金元素一般都降低鋼的導熱性和提高鋼的淬透性，因此為了防止開裂，合金鋼鍛造時的加熱和冷卻都必須緩慢。
冷加工工藝性能主要包括鋼的冷態變形能力和鋼件的表面質量兩方面。
溶解在固溶體中的合金元素，一般將提高鋼的冷加工硬化程度，使鋼承受塑性變形後很快地變硬變脆，這對鋼的冷加工是很不利的。因此，對於那些需要經受大量塑性變形加工的鋼材，在冶煉時應限制其中各種殘存合金元素的量，特別要嚴格控制硫、磷等。另一方面，碳、硅、磷、硫、鎳、鉻、釩、銅等元索還會使鋼材的冷態壓延性能惡化。
6.4 合金元素對鑄造性能的影響
鋼的鑄造性能主要由鑄造時金屬的流動性、收縮特點、偏析傾向等來綜合評定。它們與鋼的固相線和液相線溫度的高低及結晶溫度區間的大小有關。固、液相線的溫度愈低和結晶溫度區間愈窄，鑄造性能愈好。因此，合金元素的作用主要取決於其對狀態圖的影響。另外，一些元素如鉻、鉬、釩、鈦、鋁等，在鋼中形成高熔點碳化物或氧化物質點，增大了鋼液的粘度，降低其流動性，使鑄造性能惡化。
7 幾種常用合金元素在鋼中的作用
為了合金化而加入的合金元素，最常用的有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩，鈦，鈮、硼、鋁等。現分別說明它們在鋼中的作用。
7.1 硅在鋼中的作用
(1)提高鋼中固溶體的強度和冷加工硬化程度使鋼的韌性和塑性降低。
(2) 硅能顯著地提高鋼的彈性極限、屈服極限和屈強比。這是一般彈簧鋼。
(3)耐腐蝕性。硅的質量分數為15％～20％的高硅鑄鐵，是很好的耐酸材料。含有硅的鋼在氧化氣氛中加熱時，表面也將形成一層SiO2薄膜，從而提高鋼在高溫時的抗氧化性。
缺點：（4）使鋼的焊接性能惡化。
7.2 錳在鋼中的作用
（1）錳對提高鋼的淬透性。
（2）錳對提高低碳和中碳珠光體鋼的強度有顯著的作用。
（3）錳對鋼的高溫瞬時強度有所提高。
錳鋼的主要缺點是，①含錳較高時，有較明顯的回火脆性現象；②錳有促進晶粒長大的作用，因此錳鋼對過熱較敏感t在熱處理工藝上必須注意。這種缺點可用加入細化晶粒元素如鉬、釩、鈦等來克服：⑧當錳的質量分數超過1％時，會使鋼的焊接性能變壞，④錳會使鋼的耐銹蝕性能降低
合金元素影響鋼的組織和性能。其主要作用表示在：提高鋼的淬透性，提高鋼的強度，增強鋼的回火抗力和提高斷面組織均一性等。合金元素的綜合作用使得鋼的機械性能提高，鑄造生產上所用的低合金結構鋼中，大多數是加入兩種以上合金元素的多元素鑄造低合金結構鋼。但是應該適當掌握合金元素的加入量，加入量過少時，不能起到有效的強化作用，而加入量過多時，又會使鋼的塑性和沖擊韌性降低。依據有關資料分析，單合金元素的適宜含量控制在1～2%以下，多合金元素總含量為3～5%。合金元素在鑄鋼中的作用見表。
元 素
作 用
錳(Mn)
1． 強化基體作用很大，提高強度、硬度和耐磨性。
2． 在低合金範圍內增加回火脆性。
3． 縮小結晶范圍，提高流動性。
4． 增加體收縮和線收縮，增加冷、熱裂傾向。
硅(Si)
1． 強化鐵素體，提高耐熱性和耐蝕性，降低韌性和塑性。
2． 降低熔點，改善流動性。
3． 含量在0.40%范圍內，改善熱裂傾向。含量高時，易形成柱狀晶，增加熱裂傾向。
磷(P)
1． 強化鐵素體能力最大。
2． 改善切削性能。
3． 鋼中含碳較高時，磷導致冷脆性。
4． 有抗大氣腐蝕作用，有銅時，尤為顯著。
5． 改善流動性，但增加冷、熱裂傾向。
鉻(Cr)

1． 強化基體能力很大。
2． 含量高時，提高抗氧化和耐蝕性。
3． 生成夾雜物，生成氧化膜，使鋼水變稠，降低流動性，高鉻鋼鑄件易形成皺紋及冷隔。
4． 減少導熱性，增加熱裂傾向。
5． 增加體收縮量，增大縮孔傾向。
鉬(Mo)
1． 強化鐵素體。
2． 提高高溫性能，改善回火脆性。
3． 低合金範圍內，降低流動性。
4． 含量在1%以下時，降低導熱性，並增大收縮，增大冷、熱裂傾向。
鋁(Al)
1． 良好的脫氧作用，細化晶粒。
2． 提高抗氧化性能及抗氧化酸類的腐蝕能力。
3． 作脫氧劑時，改善流動性。
4． 作合金加入時，形成鋁的夾雜物和氧化膜，降低流動性。
鈦(Ti)
1． 脫氧、細化晶粒。
2． 強化鐵素體。
3． 顯著降低流動性。

鎳(Ni)
1．擴大奧氏體區，是奧氏體化有效元素。
2．提高強度而不顯著降低塑性。
3．對一些酸類（硫酸、鹽酸）有良好耐腐蝕能力。
4． 改善流動性。
5． 易生成枝晶，增大熱裂傾向。
硫(S)
1． 改善切削性能。
2． 生成夾雜物，使鑄件延展性及韌性降低。
3． 含量高時，將損害鋼的抗蝕性，使鋼表面產生抗蝕。
4． 以FeS形式存在於鋼時，容易在晶界上形成連續的網狀組織，易導致鑄件產生裂紋。
稀土元素(Re)
1． 脫硫、去氣、凈化鋼水。
2． 細化晶粒，改善鑄態組織。
3． 脫氧脫硫、改善流動性，減少熱裂傾向。

一般來說對於碳鋼和低合金鋼，稀土元素對鋼材的強度影響不大，但可使塑性和韌性、延性和展性有顯著提高，還縮小材料的各向異性，提高冷彎合格率，降低脆性轉變溫度。

合金元素對鋼的鑄造性能的影響
合金元素對鋼的鑄造性能的影響，反映在鑄件的一次結晶、鋼液的流動性、收縮及熱裂等方面。
3.1流動性
在合金元素中，一些高熔點的合金元素（如Mo、W）使鋼水流動性降低，而低熔點的合金元素（Mn、Ca）使鋼水流動性提高。錳降鋼的液相線和固相線，硅使液相線降低的傾斜度更大，因此，錳鋼中加入硅後，具有更好的流動性。
3.2收縮
線收縮率和縮孔率方面，低合金鋼與具有相同含碳量的碳鋼相似。
3.3熱裂錳、硅、鉻顯著降低鋼的導熱性，見圖1所示。因此，鑄件在凝固和冷卻過程中各部位的溫度差異較大，產生較大的內應力，容易出現裂紋。隨著含碳量的增加，低合金鋼的熱裂和冷裂傾向加大。

由於錳、硅、鉻等元素降低鋼的導熱性，並在一定程度上增加結晶溫度范圍，從而降低冷卻速度，促使產生粗大的晶粒，晶內偏析也較大。
4. 生產工藝措施
為了克服低合金鋼的一次晶粒較粗大，熱裂和回火脆性傾向較大等缺點，鑄造過程應嚴格控制好生產各工序的工藝技術操作，採取有效的措施，防止或降低鑄件缺陷的產生。尤其是對冶煉過程的控制和鑄件熱割的過程式控制制，是低合金鋼鑄件生產的關鍵性環節。

1、合金元素對鋼中的基本相的影響
合金鋼中常用的合金元素很多，按照其與碳結合的傾向大小，可分：
非碳化物形成元素（CO、Ni、Si、Cu、B等）
碳化物形成元素（Ti、V、W、Mo、Cr、Mn等）。
合金元素在鋼中的存在形式有：
溶解於鋼中的基本相（鐵素體、奧氏體和滲碳體）
形成特殊碳化物（如VC、TiC、Cr23C6等）
非碳化物形成元素和大部分的錳基本上都溶解於鐵素體（或奧氏體）中而形成合金鐵素體（或合金奧氏體），並產生固溶強化的作用，使合金鐵素體的強度、硬度升高，塑性和韌性下降（Cr、Ni、Mn含量少時略有上升）。其中，Si、Mn、Ni的強化作用較大。
碳化物形成元素（除錳外），當含量較低時，主要是溶入Fe3C中而形成合金滲碳體。合金元素的溶入大大地提高了滲碳體的穩定性。當一些強碳化物形成元素如Cr 、Ti、V、W、Mo等的含量較高時，它們還會形成新的穩定性較高或很高的特殊碳化物，如Cr23C6、WC、VC、TiC等。這一類特殊碳化物的特點是高熔點、高硬度。是鋼中常用的強化相，對提高鋼的強度、硬度和耐磨性有十分重要的意義。
2、合金元素對Fe-Fe3C相圖的影響
合金元素的影響主要表現在擴大或縮小γ相區。一些合金元素如Mn、Ni、等將擴大γ相區使A3線下降，而另一些合金元素如Cr、Mo、W、V、Ti、Si等則縮小γ相區並導致A3線上升。
擴大或縮小γ相區的結果，必然使Fe-Fe3C相圖中的S點、E點和C點的成分和溫度發生變化。幾乎所有的合金元素都使鐵碳相圖中S點、E點左移，其中以強碳化物形成元素的作用最為顯著。
3、合金元素對熱處理相變過程的影響
合金元素對熱處理相變過程的影響主要在於對奧氏體形成速度和奧氏體晶粒長大的影響。
合金元素對過冷奧氏體轉變的最突出的作用是使C曲線向右移（除鈷外），增加過冷奧氏體的穩定性，因而，提高了鋼的淬透性。常用的元素有：Cr、Mn、SI、NI和B。
合金元素對回火轉變過程的影響表現在三個方面：
提高回火穩定性。
產生二次硬化，提高鋼的紅硬性和高溫強度。常用的元素有W、Mo、 V。
使回火脆傾向增大，但一些元素如W、Mn能減弱或防止第二類脆性。

F. 生鐵鑄造加什麼元素能提高切削性能

生鐵鑄造加什麼元素能提高切削性能？

首先我們要了解生鐵的成份；其次認識生鐵鑄造的金相組織變化；來判斷那些元素能提高切削性能。

生鐵是含碳量大於2％的鐵碳合金，工業生鐵含碳量一般 在2.5%--4%，並含C、SI、Mn、S、P 等元素,是用鐵礦石經高爐冶煉的產品。根據生鐵里碳存在形態的不同，又可分為煉鋼生鐵、鑄造生鐵和球墨鑄鐵等幾種。
鑄造生鐵中的碳以片狀的石墨形態存在，它的斷口為灰色，通常又叫灰口鐵。由於石墨質軟，具有潤滑作用，因而鑄造生鐵具有良好的切削、耐磨和鑄造性能。但它的抗拉強度不夠，故不能鍛軋，只能用於製造各種鑄件，如鑄造各種機床床座、鐵管等。

生鐵中除鐵外，還含有碳、硅、錳、磷和硫等元素。這些元素對生鐵的性能均有一定的影響。

碳（C）：在生鐵中以兩種形態存在，一種是游離碳（石墨），主要存在於鑄造生鐵中，另一種是化合碳（碳化鐵），主要存在於煉鋼生鐵中，碳化鐵硬而脆，塑性低，含量適當可提高生鐵的強度和硬度，含量過多，則使生鐵難於削切加工，這就是煉鋼生鐵切削性能差的原因。石墨很軟，強度低，它的存在能增加生鐵的鑄造性能。

硅（Si）：能促使生鐵中所含的碳分離為石墨狀，能去氧，還能減少鑄件的氣眼，能提高熔化生鐵的流動性，降低鑄件的收縮量，但含硅過多，也會使生鐵變硬變脆。

錳（Mn）：能溶於鐵素體和滲碳體。在高爐煉制生鐵時，含錳量適當，可提高生鐵的鑄造性能和削切性能，在高爐里錳還可以和有害雜質硫形成硫化錳，進入爐渣。

磷（P）：屬於有害元素，但磷可使鐵水的流動性增加，這是因為硫減低了生鐵熔點，所以在有的製品內往往含磷量較高。然而磷的存在又使鐵增加硬脆性，優良的生鐵含磷量應少，有時為了要增加流動性，含磷量可達1.2%。

磷和硫在生鐵中有害，要盡量控制其含量；適當增加錳元素可能提高切削性能！

G. 鑄造鋁合金金相

銅相可能性不大，因為銅在鋁合金中是很容易熔解的。建議考慮是否是熔爐脫落的雜質造成的，最好具體說說熔爐過程情況、熔爐情況等，才好幫你分析
，本人從事鋁合金鑄造14年，經驗還算老道，呵呵
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268039545

H. 鑄造鐵材質的好壞與金相有關系嗎

任何金屬材料的好壞都與金相組織有關系。

化學成分不同，熱處理狀態不同，金屬材料的金相組織就不同，因而材料的綜合性能就不同，就會產生材料好壞的結果。

I. 鑄造產品硬度過高，金相不好怎麼解決啊

個人看法，僅供參考：
離心鑄造，冷卻過快，石墨來不及析出，大部分碳以滲碳體的形式存在，因此，硬度高，可以試一試降低澆注溫度（1200~1250），減少過冷度，增加硅量，降低磷量的方法看看怎麼樣，如果實在不行，則只能對零件採用石墨化退火了。