灰铸铁中的氮.doc

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1、灰铸铁中的Ti和N关于高牌号灰铁中氮的含量，以前陆续在各种帖子里面谈过自己的经历，在此再汇总一下，仅供参考：1.06年，日本铸造专家和牧野客户对我在当时的铸造工厂，提出要求不定期化验灰铁300里面氮的含量，要求在80-120PPM，我们当时拿到外面大的金属材料研究所做了化验，都在要求范围内，具体数据记不清了。当时的熔炼条件是冲天炉，比较好的焦炭和生铁。08年在普什铸造，看见美国GE公司对重要灰铁铸件要求化验氮的含量也在80-120PPM，这个数据我有GE原始质量文件。2.06年前后，由于工作中遇到电炉大量熔炼灰铁300，即在该厂由冲天炉熔炼往电炉转变期间，而电炉

2、的灰铁300材质，总是不如冲天炉强度高（在相同CE值，和相同生铁情况下），查其中原因，逐步发现钛的含量有很大差别，通过学习，和专家讨论，感觉微量元素对于灰铁强度的影响是非常重要的新的问题。当时国内铸造杂志已经有文章谈到此种现象和原因。3.当时该厂新，老厂同时生产灰铁300，新厂是电炉，老厂是冲天炉，化验都在新厂打光谱，对于两种熔炼设备的成分，对照成分查找原因比较方便，即当灰铁中的钛含量在0.03%以上时，逐步影响铸铁强度，在钛含量达0.05%后非常明显，这只是一个量变到质变的过程。钛的含量小于0.02%时灰铁强度非常好。(在这里把钛作为微量元素来讨论的，不是把钛

3、作为合金元素来分析。)以后在普什就更加证明了此点，灰铁熔炼，必须注重钛的含量，否则强度，硬度要受影响。使用好的生铁，或者以合成铸铁的方法熔炼灰铁，则钛的含量都比较低，灰铁强度，硬度比较正常。4.冲天炉熔炼，由于氧化作用，把有害微量元素钛氧化消耗很多，铁水中钛的含量较低，则直接结果是保存了较多的氮，使氮强化基体的作用明显，而电炉熔炼中对于钛和其他各种元素烧损较少，保留了大量的钛含量，致使钛消耗大量氮，使氮强化基体的作用消失，所以同样CE值时，电炉熔炼的灰铁300强度，硬度比冲天炉的低。以前谈到潮湿空气影响冲天炉熔炼，只所以认为主要是氮气（当然也有氢气存在）产生裂隙

4、状气孔，是依据当时铸铁强度很好，而主要是氢气影响产生裂隙状气孔时，要明显影响灰铁强度的。氮超过一定值，要出现氮气孔，逐步含量高时，要出现气缩和裂隙状气孔，这里肯定也有其他元素和气体存在影响因素，但是普通正常要求，上限在120PPM。5.至于增加铁水氮的含量操作，以前也想过，没有具体操作试验。因为99年在台湾首屋铸造工作时，库房里面的增碳剂分为高，中，低氮三种，那么我们如果发现铁水中钛的含量较高，可能影响强度时，是否可以加入高氮含量的增碳剂来抵消钛的影响，增加氮的强化作用呢？现在看可能是氮的化验比较困难，炉前临时操作，量和度的掌握不可能准确，希望有这方面经验的朋友

5、介绍。今天顺便汇总了以前在各种帖子里面对于氮影响灰铁强度的看法，不对的请批评！，不足的请补充。感谢4楼朋友发的几篇文章，但是时间较久了。翟老师的书，对铸铁氮氢等等元素影响，作用说得比较全面。氮在灰铸铁中的作用氮在铸铁中的含量很低，一般情况下其溶解度只有0.01%左右。1953年道森（Dawson）等人首先报道了氮可以改善灰铸铁的石墨形态，强化其基体组织，从而提高其力学性能，从此氮在铸铁中的作用引起了人们的重视。        一、氮对灰铸铁相变温度的影响    作者采用Fe-C-Si-Mn合金，加入纯氮，用差热分析和微分热分析方法测定了氮对灰铸铁平衡及非平衡相变

6、温度的影响。图7─2为Fe-C3.27-Si2.15-Mn0.16、Fe-C3.45-Si2.15-Mn0.16和Fe-C3.45-Si2.15-Mn0.80三种成分灰铸铁溶液的一次相变温度与氮含量的关系，图中  表示升温时测定的平衡初生奥氏体转变温度，    表示降温时测定的非平衡初生奥氏体转变温度，分别表示平衡共晶转变开始和终了温度，为非平衡共晶转变温度。结果表明，氮使铸铁溶液的平衡和非平衡一次结晶温度降低，结晶过冷度增大，共晶转变的温度区间增大。当铸铁中锰含量较高时，氮对共晶转变开始温度几乎没有影响。图7─3为上述三种成分铸铁的共析转变温度与氮含量的关系，

7、图中TP1和TP2分别为共析转变的开始和终了温度。该图表明，氮使灰铸铁共析转变温度降低，转变的温度区间增大。氮对灰铸铁共析转变温度的影响程度与灰铸铁的含碳量有关，含碳量愈高，氮的影响愈显著。        二、氮对铸铁中石墨组织的影响    氮对铸铁中石墨组织的形态、数量和分布都有显著影响。日本学者张博等人的研究表明，在铸铁中吹入一定量的氮，可以在不加任何球化剂的条件下获得球墨铸铁。作者在采用单相凝固的方法研究纯Fe-C-Si-Mn合金中氮的作用时，也发现过球状石墨。  对于普通灰铸铁，氮使石墨片长度缩短，弯曲程度增加，端部钝化，长宽比减小。氮对石墨表面形貌的影

8、响与铸铁中锰含量有关。当