Peran elemen paduan dalam besi cor kelabu

1. Mangan dan belerang
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 persen ), semua jenis efek berbahaya akan muncul dan merusak kualitas casting.
Belerang adalah unsur dengan aktivitas kimia yang kuat. Ketika kandungan mangan dalam besi tuang sangat rendah, belerang dan besi menghasilkan senyawa FeS (titik leleh 1193 derajat ) dan juga membentuk kokristal leleh rendah dengan besi dan karbon (karbon 0.17 persen , belerang 31,7 persen , sisanya adalah besi, titik leleh 975 derajat ).
FeS Dapat sepenuhnya larut dalam larutan besi. Ketika pemadatan besi, belerang atau FeS dalam larutan padat austenit dan karbonisasi sangat kecil, secara bertahap diperkaya dalam fase cair yang tersisa, dan akhirnya diendapkan dalam bentuk sulfida, ketika kandungan belerang dalam besi tuang adalah 0.02 persen , sulfida bebas dapat muncul.
Pada besi cor kelabu, afinitas belerang dan mangan jauh lebih besar daripada besi, dan pembentukan MnS lebih dominan dalam reaksi yang dijelaskan dalam persamaan berikut.
Mn ditambah FeS MnS ditambah Fe
Titik leleh MnS adalah 1620 derajat. Pada besi cor kelabu, MnS adalah inklusi biru-abu-abu kecil dan tidak berbahaya, yang tersebar terdistribusi dalam matriks logam, dan membantu meningkatkan kinerja pemrosesan besi tuang dan meningkatkan masa pakai alat.
Pada besi cor kelabu, MnS dan FeS dapat saling larut, sehingga jumlah mangan dan sulfur dalam senyawa sulfida (MnFe) S bervariasi. Belerang dan oksigen juga dapat saling larut, sehingga dalam besi cor kelabu, situasi sulfida sangat kompleks, senyawa yang dihasilkan dapat diwakili oleh FexMnySvOw, di mana nilai x, y, v dan W akan berubah sesuai dengan kondisi spesifik besi cor.
Dalam beberapa tahun terakhir, studi dengan analisis metalografi kuantitatif telah menunjukkan bahwa ada sekitar 43 juta inklusi inklusi MnS dan (MnFe) S dalam besi cor abu 1cm3, dan ukuran inklusi adalah 2~23 mikro. Jumlah total inklusi kurang dari 0,01 persen dari berat besi tuang.
Ketika belerang ada di FeS atau ternary co-crystal, pemisahan dalam fase cair pada antarmuka blok cocrystal dalam proses pemadatan, menghambat pertumbuhan kelompok co-crystal, dan meningkatkan supercooling dari pemadatan co-crystal, sehingga meningkatkan kecenderungan mulut putih dari besi tuang. Setelah pemadatan, FeS atau ternary cocrystal pada batas kelompok cocrystal akan membuat sifat mekanik besi tuang menjadi rendah dan kegetasan menjadi besar. Ini adalah efek belerang yang berbahaya.
Jika jumlah mangan yang cukup ditambahkan ke besi tuang untuk menghambat produksi FeS dan membentuk inklusi sulfida halus dan terdispersi, belerang akan memainkan peran positif dan menguntungkan dalam nukleasi dan pertumbuhan grafit. HASIL Besi cor kecil kristal kecil, grafit tipe A, tidak akan ada mulut putih. Agar bentuk lembaran grafit memuaskan, kandungan belerang minimum dalam besi cor kelabu harus 0.06 persen . Kandungan belerang lebih rendah dari nilai ini, dan distribusi lembaran grafit dalam besi tuang buruk, dan mudah menghasilkan mulut putih.
Peran utama mangan dalam besi cor kelabu adalah menahan belerang dan menghambat pembentukan FeS. Karena perbandingan berat atom mangan dengan belerang adalah 1,71. Rasio ekuivalen MnS mangan dan belerang yang terbentuk dalam besi tuang adalah 1,71. Mangn lebih tinggi dari ekuilibrium, disebut