Peranan unsur aloi dalam besi tuang kelabu

1. Mangan dan sulfur
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 peratus ), semua jenis kesan berbahaya akan muncul dan merosakkan kualiti penghantaran.
Sulfur ialah unsur yang mempunyai aktiviti kimia yang kuat. Apabila kandungan mangan dalam besi tuang sangat rendah, sulfur dan besi menghasilkan sebatian FeS (takat lebur 1193 darjah ) dan juga membentuk kokristal lebur rendah dengan besi dan karbon (karbon 0.17 peratus , sulfur 31.7 peratus , selebihnya ialah besi, takat lebur 975 darjah ).
FeS Boleh larut sepenuhnya dalam larutan besi. Apabila pemejalan besi, sulfur atau FeS dalam larutan pepejal austenit dan pengkarbonan adalah sangat kecil, diperkaya secara beransur-ansur dalam baki fasa cecair, dan akhirnya dimendakan dalam bentuk sulfida, apabila kandungan sulfur dalam besi tuang ialah 0.02 peratus , sulfida bebas boleh muncul.
Dalam besi tuang kelabu, pertalian sulfur dan mangan adalah jauh lebih besar daripada besi, dan pembentukan MnS adalah dominan dalam tindak balas yang diterangkan dalam persamaan berikut.
Mn tambah FeS MnS tambah Fe
Takat lebur MnS ialah 1620 darjah . Dalam besi tuang kelabu, MnS ialah kemasukan biru-kelabu yang kecil dan tidak berbahaya, yang bertaburan diedarkan dalam matriks logam, dan membantu meningkatkan prestasi pemprosesan besi tuang dan meningkatkan hayat alat.
Dalam besi tuang kelabu, MnS dan FeS boleh terlarut, jadi jumlah mangan dan sulfur dalam sebatian sulfida (MnFe) S adalah berubah-ubah. Sulfur dan oksigen juga boleh saling larut, jadi dalam besi tuang kelabu, keadaan sulfida adalah sangat kompleks, sebatian yang terhasil boleh diwakili oleh FexMnySvOw, di mana nilai x, y, v dan W akan berubah mengikut keadaan khusus besi tuang.
Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, kajian oleh analisis metalografi kuantitatif telah menunjukkan bahawa terdapat kira-kira 43 juta kemasukan MnS dan (MnFe) S dalam besi tuang abu 1cm3, dan saiz kemasukan ialah 2~23 mikro. Jumlah keseluruhan kemasukan adalah kurang daripada 0.01 peratus daripada berat besi tuang.
Apabila sulfur wujud dalam FeS atau ternary co-kristal, ia pengasingan dalam fasa cecair pada antara muka blok cocrystal dalam proses pemejalan, menghalang pertumbuhan kumpulan co-kristal, dan meningkatkan supercooling pemejalan co-kristal, dengan itu meningkatkan kecenderungan mulut putih besi tuang. Selepas pemejalan, FeS atau ternary cocrystal pada sempadan kumpulan cocrystal akan menjadikan sifat mekanikal besi tuang rendah dan kerapuhannya besar. Ini adalah kesan berbahaya sulfur.
Jika jumlah mangan yang mencukupi ditambahkan ke dalam besi tuang untuk menghalang pengeluaran FeS dan membentuk kemasukan sulfida yang halus dan tersebar, sulfur akan memainkan peranan yang positif dan berfaedah dalam nukleasi dan pertumbuhan grafit. KEPUTUSAN Besi tuang kristal kecil kecil, grafit adalah jenis A, tidak akan ada mulut putih. Untuk menjadikan bentuk kepingan grafit memuaskan, kandungan minimum sulfur dalam besi tuang kelabu hendaklah 0.06 peratus . Kandungan sulfur adalah lebih rendah daripada nilai ini, dan pengedaran kepingan grafit dalam besi tuang adalah buruk, dan mudah untuk menghasilkan mulut putih.
Peranan utama mangan dalam besi tuang kelabu adalah untuk menahan sulfur dan menghalang pembentukan FeS. Kerana nisbah berat atom mangan kepada sulfur ialah 1.71. Nisbah setara MnS bagi mangan dan sulfur yang terbentuk dalam besi tuang ialah 1.71. Mangn lebih tinggi daripada keseimbangan, dipanggil