合金元素(sù)

鑄鐵通常含有碳 、硅、錳、磷 、硫五元素(sù) ，但有時為了(le)改善和提高(gāo)鑄鐵的(de)某些性能，而加入超(chāo)過(guò)通常含量的(de)硅、錳 、磷、硫以及一定數量的(de)銅、鉻、鉬 、鎳、鎢 、釩、硼 、鋁……等合金元素(sù) 。這(zhè)些合金元素(sù)根據它們(men)對石墨化的(de)影(yǐng)響加以排列，可(kě)以得(dé)到以下(xià)序列 ：

Al 、C、Si、Ti、Ni、Cu、P 、Co、Zr    Nb    W、Mn 、Mo 、S
、Cr 、V 、Te 、Mg、Ce、B

                             促進石墨化                                                     阻礙石墨化

位於序列中(zhōng)間的(de)合金元素(sù)對石墨化的(de)影(yǐng)響不(bù)明顯 ，左面排列著(zhe)的(de)合金元素(sù)是促進石墨化的(de)元素(sù)，右面排列著(zhe)的(de)合金元素(sù)是阻礙石墨化的(de)元素(sù) 。

銅Cu(熔點1083℃)

1 、銅對石墨形狀的(de)影(yǐng)響

銅是促進石墨化的(de)元素(sù) ，石墨化能力相當於硅的(de)1/10～1/5 。銅在超(chāo)過(guò)它的(de)固(gù)溶(róng)度極限時，常以顯微質(zhì)點或超(chāo)顯微質(zhì)點分布於鑄鐵中(zhōng)。

銅使組織致密，並細(xì)化和改善石墨的(de)均勻分布，既能降低鑄鐵的(de)白口(kǒu)傾向 ，又能促進珠光體的(de)形成 ，對斷面敏(mǐn)感(gǎn)性有有利影(yǐng)響。

銅具有強化鑄鐵鐵素(sù)體和珠光體的(de)傾向 ，因此能增加鑄鐵的(de)強度，鑄鐵的(de)抗拉(lā)強度、抗彎強度幾乎與(yǔ)所(suǒ)含銅量成比例的(de)增加，在低碳鑄鐵中(zhōng)尤為顯著。在一般鑄鐵中(zhōng)，銅含量在3.0 %～3.5%以下(xià)可(kě)使硬度增加;但當鑄鐵具有形成白口(kǒu)傾向時 ，或存在著(zhe)游離(lí)碳化物(wù)的(de)硬點時 ，則加入銅會使硬度降低。

Cu為石墨化元素(sù)，對球(qiú)鐵一次結(jié)晶過(guò)程作用不(bù)明顯，促進珠光體的(de)形成 ，抑制基體鐵素(sù)體化，顯著提高(gāo)鑄鐵的(de)強度 。文獻指(zhǐ)出 ，含碳量及含銅量越高(gāo) ，珠光體組織越多，相應地合金硬度也就越高(gāo)。

加入銅可(kě)改善石墨球(qiú)的(de)形狀和增加石墨球(qiú)的(de)數量 ，這(zhè)種作用在厚大斷面鑄件中(zhōng)特(tè)別(bié)突(tū)出。但銅中(zhōng)含有許多種干擾元素(sù)(電解銅中(zhōng)含Pd0.018%)會使石墨球(qiú)有明顯的(de)畸變(biàn)。銅的(de)加入量一般為0.5%～1.5%，多數小於1% 。

Cu在有利於形成碳化物(wù)的(de)條件下(xià) ，加入0.5%Cu能阻礙凝固(gù)過(guò)程的(de)石墨化 ，使組織更緊密 。細(xì)化珠光體和石墨。

2 、對基體組織的(de)影(yǐng)響

(1)促進石墨化 ，減少或消除游離(lí)B碳體;

(2)促進珠光體的(de)形成 ，減少或完全抑制鐵素(sù)體的(de)形成;

(3)提高(gāo)淬透(tòu)性 ，改善鑄件斷面組織與(yǔ)性能的(de)均勻性;

(4)對基體固(gù)溶(róng)強化 、沈澱硬化，不(bù)形成游離(lí)滲碳體，不(bù)與(yǔ)碳形成碳化物(wù);

(5)呈負偏析 ，富集在共晶團內(nèi)部。

3 、對力學性能的(de)影(yǐng)響

銅可(kě)用來提高(gāo)鑄鐵的(de)耐磨(mó)性、抗磨(mó)性，以及減震性 ，因此常用於製造滑動摩擦的(de)鑄鐵件 ，如鑽床主(zhǔ)軸、汽車(chē)和拖拉(lā)機汽閥(fá)挺桿(gān)等 。但在白口(kǒu)鑄鐵或冷硬鑄鐵中(zhōng)，加銅不(bù)能使其抗磨(mó)性能有任何(hé)改善 。

銅用於某些耐熱鑄鐵和奧氏體鑄鐵中(zhōng)可(kě)以增加耐熱和耐蝕能力，銅-鉻復(fù)合合金對於防止高(gāo)溫下(xià)氧化氣氛中(zhōng)的(de)起皮作用特(tè)別(bié)有效，許多奧氏體耐熱和耐蝕鑄鐵含有4 %～7%的(de)銅。

銅是幾種主(zhǔ)要抗腐蝕的(de)合金元素(sù)之(zhī)一，鑄鐵中(zhōng)銅含量為0.25%～1.00%時，能顯著增加其在工(gōng)業氣氛中(zhōng)的(de)耐蝕性。但銅在鹼液或鹽液中(zhōng)的(de)耐蝕性極微小。

銅可(kě)增加鐵水的(de)流動性，並顯著改善其可(kě)鑄性 。

銅可(kě)增加矯頑磁力和剩餘(yú)磁性，但導磁率不(bù)受影(yǐng)響。

銅與(yǔ)其它合金元素(sù)聯合使用 ，如銅-鉻、銅-鉻-鉬 、銅-鉬、銅-錳 、銅-釩等，則能獲(huò)得(dé)更大的(de)效用。

隨含銅量增加球(qiú)鐵的(de)冷脆轉(zhuǎn)變(biàn)溫度升高(gāo) ，並且衝擊韌性下(xià)降。

對於鑄態呈鐵素(sù)體基體的(de)球(qiú)鐵來說 ，加銅使抗拉(lā)強度有明顯的(de)提高(gāo) ，而斷後伸長率則有明顯的(de)下(xià)降 。對於鑄態是珠光體基體來說 ，附加質(zhì)量分數為0.5%～2.0%的(de)銅，對抗拉(lā)強度增加不(bù)多，對斷後伸長率實際上(shàng)也沒有影(yǐng)響 。

Cu提高(gāo)σb、σw和HB並與(yǔ)加入量成正比，低碳鑄造鐵中(zhōng)更明顯。

Cu與(yǔ)Cr，Cr-Mo、Mn等元素(sù)並用 ，更為有效。

Cu能提高(gāo)耐磨(mó) 、抗磨(mó)和抗震性能。增加耐熱、耐蝕能力 。

Cu- Cr防止高(gāo)溫下(xià)氧化。奧氏體耐熱和耐蝕鑄鐵含Cu4～7% 。

Cu與(yǔ)上(shàng)述元素(sù)並用時的(de)平衡量為 ：鑄鐵中(zhōng)C>3%時 ，Cu=(3～4)Cr;C<3%時 ，Cu=(4～6)Cr;Cu= Mn= Mo。