鑄鐵中的五大元素是指碳、硅、錳、硫、磷。碳和硅是普通灰鑄鐵中兩個最主要的化學(xué)元素，他們對鑄鐵的組織和性能有著決定性的影響，生產(chǎn)中經(jīng)常通過控制與調(diào)整碳和硅的含量來控制和改善普通灰鑄鐵的組織與性能。

　　 爐前鐵水質(zhì)量智能管理儀可現(xiàn)場快速檢測鐵水中的碳、硅、錳含量，是控制鐵水質(zhì)量和鑄件質(zhì)量的關(guān)鍵。

　　 碳

　　 碳本身就是構(gòu)成石墨的元素，增加含碳量能使石墨的均質(zhì)晶核增多，也能使鐵液中未溶解的石墨夾雜物增多，使石墨非均質(zhì)晶核增多，從而可以提高鐵液的實際結(jié)晶溫度。因此，碳，碳鑄鐵中是促進石墨的元素。但含碳量過高，會使鑄鐵的石墨化程度增大，石墨粗大，基體中球光體減少，鐵素體增多，使鑄件力學(xué)性能降低。為了提高鑄鐵的強度，使組織中的石墨細化，數(shù)量減少，珠光體增加，就需要適當(dāng)降低鑄鐵中的含碳量。

　　 硅

　　 硅是強烈促進石墨化的元素。增加含硅量可使鑄鐵的石墨化程度增大，基體組織中鐵素體量增加而珠光體量減少。若含硅量過低，石墨化不良，則易出現(xiàn)麻口或白口組織。但硅含量過高，易使石墨粗大，力學(xué)性能降低。并且，在爐料的添加順序當(dāng)中，要嚴格遵守先增錳，再增碳，再增硅的工序要求。如果鑄鐵中不需要加錳，則遵守先增碳，后增硅的原則。因為硅和硫一樣，都有影響增碳劑吸收作用。

　　 錳

　　 錳是阻礙石墨化的元素，它使鑄鐵基體中珠光體量增多并得到細化的珠光體。在需要保證鑄鐵的珠光體時，通常將錳含量控制在0.6%---1.2%的范圍內(nèi)。錳含量過高則易使鑄鐵組織中出現(xiàn)自由滲碳體，呈現(xiàn)白口傾向。錳可以溶于鐵素體形成置換式固溶體，也可以溶解在滲碳體中形成含錳滲碳體。錳溶解在滲碳體中，會加強鐵與碳的結(jié)合能力，使?jié)B碳體更為穩(wěn)定，因而阻礙石墨化。錳對于石墨化的影響，只有在它與硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后，才能通過剩余部分表現(xiàn)出來。

　　 錳和硫之間有比較大的親各力，可發(fā)生以下反應(yīng)：

　　Mn+S=MnS

　　Mn+Fes=MnS+Fe

　　 硫化錳的溶點高，在鐵液中多以固體質(zhì)點存在，密度小，可人鐵液中浮出，或呈顆粒狀夾雜物存在于鑄鐵中，從而減弱硫的有害作用。為了充分發(fā)揮錳抵消硫有害作用的能力，在生產(chǎn)，常常利用錳對硫的抵消特性來調(diào)整錳硫比。

　　 在鑄鐵生產(chǎn)，通常硫在0.08%---0.15%時，約需要0.4%---0.6%的錳與硫反應(yīng)，當(dāng)錳含量超過這個值時，才開始使珠光體和化合碳量增加。因此，錳加入到鑄鐵中時，開始不但不提高硬度，而且有使鑄鐵軟化的傾向。中有當(dāng)錳加到一定量時，鑄鐵的強度、硬度才有所提高。

　　 當(dāng)鑄鐵中的含錳量較低、冷卻速度又較大時，會在晶粒邊界處形成三元共晶體或二元共晶體，或以富鐵的硫化物形態(tài)存在。當(dāng)含錳量較高時，則能形成高熔點硫化錳（熔點約為1650度）或其他高熔點硫化物，如三硫化二鋁、硫化鉻、三硫化二鈰、硫化鎂等。

　　 在爐后，想要化驗鑄件中五大元素含量，或是檢測原材料中五大元素的含量，我們可以通過使用高頻紅外多元素分析儀、電弧紅外多元素分析儀等儀器。

　　 硫

　　 硫?qū)﹁T鐵石墨化的影響與其存形式有關(guān)。若硫以三元共晶體或富鐵硫化物形態(tài)存在，則因熔點低，結(jié)晶時沿晶粒邊界分布，阻礙鐵、碳原子的擴散，從而可有力地阻礙石墨化的進行。雖然硫在固溶體和滲碳體中的溶解度很小，但卻加強了鐵碳原子間的結(jié)合力，降低了碳的活度，使共晶轉(zhuǎn)變時穩(wěn)定系與亞穩(wěn)定系臨界溫度之間的距離縮小，促使鑄鐵按亞穩(wěn)定系進行結(jié)晶，從而阻礙石墨化。特別是當(dāng)冷卻速度較大，碳、硅含量較低時，硫會促使共晶的過冷度增大，從而阻礙石墨化的作用更加強烈。因此，低碳、低硅，高硫的鐵液就易生產(chǎn)白口組織。

　　 硫在鑄鐵中是有害元素，它以硫化鐵的形式完全溶解于鐵液中，并能降低碳在鐵中的溶解度（1%的硫約可降低0.5%的碳）但當(dāng)鑄鑄鐵凝固后，硫在固溶體（奧氏體和鐵素體）或滲碳體中的溶解度卻很小，約在鐵液中含硫0.02%時就可形成獨立的硫化物相，其成分、性質(zhì)和存在形式由鑄鐵中錳和其他元素的含量而決定。

　　 此外，硫在鑄鐵中惡化鑄鐵的鑄造性能，當(dāng)鐵液中存在大量的硫化物時，鐵液的流動性就會降低，從而造成補縮性能差，容易產(chǎn)生裂紋等缺陷。因此，一般將灰鑄鐵中的含硫量限制在0.1---0.12%以下。

　　 磷

　　磷對鑄鐵的石墨化影響不大。磷和硅一樣可使鑄鐵的共晶點左移，當(dāng)鐵液中的磷含量達到1%時，可使共晶點含碳量在鐵液中減少0.3%。但與硅相反，磷會降低共晶轉(zhuǎn)變溫度。磷能完全溶解于鐵液中，但在固態(tài)下溶解度很小，并且隨著鑄鐵中含碳量的增加而減?。ㄈ缭诩冭F中可溶入1.2%的磷，而在含碳量3.5%的鑄鐵鐵中只能溶解0.3%的灰）。同時，磷在固態(tài)鐵中的擴散速度慢，凝固過程中極易發(fā)生偏析而較多地集中在殘留的液體中，從而形成低熔點的磷共晶體。

　　 在生產(chǎn)實踐中還發(fā)現(xiàn)，鑄鐵中含磷量較高時，鑄件產(chǎn)生粘砂、氣孔等缺陷的傾向明顯減少。磷還可以降低液相線溫度，使流動性提高，有利于獲得完整的鑄件，特別是在澆注薄壁件時，含磷量可達0.5%—0.8%。還有一些對鑄鐵的力學(xué)性能要求不高、但要求表面花紋清晰的藝術(shù)鑄件，含磷量可達1%左右。有時為了提高某些鑄鐵的耐磨性能，還會有意識地加入一些磷，如機床床身、氣缸套和活塞環(huán)等，磷含量可達0.6%以上，稱為高磷鑄鐵。

　　 

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