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元素负作用“干扰元素”，是对灰铸铁和球墨铸铁性能负影响而言，不一定都是有害元素，其中有钢材中重要合金元素，有 对某些合金铸铁也必不可少来源三方面：一钢材、铸件和铸铁中常含有害元素，硫、磷（一些耐磨铸铁故意加少量 磷）、铅（易切削钢加少量铅）等；二改善钢材性能特意加的元素，锰、铬、钼、钛、钒、铌、硼等；三混炉料中的 污染物一、问题的提出 铸件产量增长，拉动对各种原材料需求，铸造生铁、废钢和各种铁合金供应日趋紧张，质量也难以稳定一致另 一面，随工业发展，对各类铸件质量要求提高，尤其对高性能球墨铸铁件和厚截面、铁素体球墨铸铁件需求增多，等 温淬火球墨铸铁件和蠕墨铸铁件也逐步推广所有这些都要求提高铸铁材质纯净度，炉料干扰元素影响逐渐面对1. 铸造生铁中的干扰元素炼钢用生铁中所含的磷、硫等有害元素和其他干扰元素，可以在以后的炼钢过程中脱除，而铸造生铁只是在重熔 后直接制成铸件，各种有害元素和干扰元素相当一部分仍然保留，如果含量超过允许值，就会影响材质的性能制造 高质量铸铁件时，原料生铁中有害元素和干扰元素的含量必须严格控制为适应这种要求：我国于1982年制定了 GB718 —82《铸造用生铁》国家标准，以区别于炼钢生铁；1985年又制定 了 GB1412 —85《球墨铸铁用生铁》国家标准；冶金工业部于1990还制定了一项规定微量元素含量的推荐性铸造生铁标 准YB （T） 14—90《铸造用生铁》，其中对P、S、As、Pb、Sn、Sb、Zn、Cr、Ni、Cu、V、Ti、Mo等元素的允许含量都 作了具体的规定。

但是，两项国家标准后来也都变更为推荐性标准，加以铸造行业对生铁的需求增长很快，供应紧张，许多生产厂 家执行标准的力度不能令人满意，铸造生铁的质量参差不齐特别是近十多年来，我国钢、铁行业以举世罕见的速度发展，铁矿石很快由自给自足转变为主要依赖进口在这 种情况下，铸造生铁的生产、供应体系变化很大，更难以保证其质量的稳定一致加拿大、日本、瑞典、挪威、巴西、南非等国家，为适应生产高质量铸件的要求，早已开始生产高纯铸铁供应， 不仅满足自己的需求，而且向世界各国的铸造行业供货近年来，我国也有厂家生产高纯生铁，但由于推广、应用的力度不够，还未能充分发挥其作用今后，希望我国 生产优质铸铁件的厂家对国产的高纯生铁给予更多的关注2. 废钢中的合金元素近20年来，各种钢材都在向薄壁化、轻量化、强韧化的方向发展，低合金钢的应用范围日益扩大1980年前后， 常用的一般钢材主要是碳钢，低合金钢所占的比重不到20％， 2005年，常用钢材中低合金钢所占的比重已达50％左右， 甚至更高一些从资源的充分利用、各种装备的轻量化、工艺技术的进步等方面看来，当然是好事，而且这种趋势今 后仍将继续，但是，废钢中这类合金元素的增多，却给铸铁业带来了许多棘手的问题，不能不采取必要的应对措施。

目前，各类常用钢材中含合金元素的大致情况见表1表 1 常用钢材中的合金元素含量（％）钢材品种MnCrNiMo其他冷轧钢板o.2 〜0.3一一一Cu 0.05 〜1.30热轧钢板0.7 〜0.90.5 〜1.3一一Cu 0.2 〜0.5,Ti 0.15 〜0.35咼强度钢板1.2 〜1.50.3 〜0.70.3 〜1.30.3 〜0.5Cu 0.3 〜0.4,V 0.05 〜0.08厚钢板0.6 〜2.00.4 〜0.70.1 〜0.50.3 〜0.4Cu 0.3 〜1.30,高强度钢材1.2 〜1.60.3 〜0.80.3 〜1.50.3 〜0.5一深拉伸钢材1.6 〜2.0一一一Si 0.5 〜1.0土建用耐候钢材0.6 〜1.60.4 〜0.70.1 〜0.30.3 〜0.5Cu 0.3 〜0.7与此同时，铸造行业的熔炼工艺也在不断变革从上世纪60 年代起，铸铁行业中采用感应电炉作为熔炼设备的企业逐渐增多尤其是70 年代以后，中频无心感应电炉的电源有了重大的改进，熔制铸铁时热效率可达到70%，电炉设备和所用的耐火材料也在不断发展，因而其应用日益广泛用感应电炉熔炼铸铁时，炉料中铸造生铁锭的用量很少，废钢所占的份额增多，而钢材中的合金元素对铸铁(尤其是球墨铸铁)的性能却大都有负面影响，甚至成了污染元素。

另一方面，在冲天炉熔炼过程易于脱除的低沸点元素，如Pb (1755°C)、Sb (1640°C)、Bi (1481°C)、Te (989.8°C)、As (615°C升华)、Cd (767C)、Zn (419.5C )等，用感应电炉熔炼时就较难以脱除，从而易于显现其负面影响除此以外，由于对废钢的需求量大增，其来源涉及到各行各业，混入一些污染元素，如铅、铝、锌等，也在所难免二、干扰元素对铸铁性能的影响1. 形成碳化物钢材中的合金元素，如Mn、Cr、V、Mo、Ti、B等，都是很强的碳化物形成元素，而且易偏析于铸件最后凝固的部位，在晶界处浓度很高对于灰铸铁，由于其组织中存在大量片状石墨，强度本来就不高，延性和韧性很差，晶界处 碳化物的影响并不那么明显对于球墨铸铁，尤其是铁素体球墨铸铁件、等温淬火球墨铸铁件和优质厚截面球墨铸铁 件，晶界处碳化物的影响往往是至关重要的图 1 和图 2 都是厚壁球墨铸铁件晶界处的碳化物这类碳化物对材质的力学性能影响很大，而且出现这类碳化物时铸件内部往往随之产生小的缩孔或疏松图1富Ti的晶界碳化物图2富Mo的复合碳化物表2中列出了这类元素的来源、对铸铁性能的影响及建议的含量控制值(特殊情况下作为合金元素加入时例外)。

表2铸铁中常见的碳化物形成元素元糸来源在铸铁中的影响建议的控制值Mn生铁、废钢促进白口倾向形成晶界碳化物珠光体球墨铸铁件0.5%铁素体球墨铸铁件0.2%Cr废钢促进白口倾向，0.05%以上即形成晶界碳化物铁素体球墨铸铁件、厚大件0.05%一般球墨铸铁件0.1 %V废钢灰铸铁中细化片状石墨增加珠光体量，显著提高铸铁强度含量太高即形成游离渗碳体灰铸铁中0.5%球墨铸铁中0.1 %铁素体球墨铸铁中0.02%Mo废钢形成晶界碳化物厚大球铁铸件0.05%Ti废钢、生铁强碳化物形成兀素灰铸铁中促成D型石墨灰铸铁中0.3%球墨铸铁中0.05%球墨铸铁中导致石墨畸变B 感应炉衬 形成稳定的碳化物 0.005%2. 对石墨球化的影响铸铁中加入Mg和以Ce为代表的稀土元素后，可以使石墨球化如果金属炉料中含有阻碍石墨球化的元素，就会 影响石墨的球化阻碍石墨球化的作用大致可分为两个方面：（1） 与Mg或稀土元素反应，产生氧化物、硫化物和氮化物，消耗球化元素起这种作用的主要是氧、硫和氮此外，碲（Te）和硒（Se）也是消耗球化剂的元素2） 球状石墨生成后，提高铸铁中的液相的稳定性，使石墨长大过程中，在各个方向成长不均匀，从而导致石墨 球畸变。

起这种作用的主要是磷、铝、锡、铜、硼、锑、钛、铌等元素这类元素偏析的倾向强，可以使铁中的液相稳定， 促进石墨成长的异向性，从而影响石墨的形态硼、锡、锑、铜对石墨形态的影响见图3a） 含 B 0.04%b）含 Sn 0.48%；b） 含 Sb 0.085%d）含 Cu 2.25%图 3 硼、锡、锑、铜对石墨形态的影响还有一些元素，如铅、铋等，兼有上述两种作用 各种影响石墨球化的元素及其作用，简略归纳于表3表 3 影响石墨球化的元素及其对石墨组织的影响元糸作用方式对球墨铸铁组织的影响0、 S、 Se、 Te消耗球化剂，从而影响石墨的球化易产生片状石墨或蠕虫状石墨Sb、 Sn、 As、 B、Al、 Ti、 Cu不消耗球化剂，但偏析于奥氏体晶界， 稳定液相，影响石墨的形态石墨球不圆整、形状不规则，可出现团块状、絮团状、团片状石墨，也可出现蠕虫状石墨Pb、Bi兼有以上两种作用可出现团块状、絮团状、团片状、蠕虫状石墨，也可出现团片状石墨但是，铁液中含钛量增多时，各种元素的允许含量还应进一步降低在不同的钛含量下，砷、锡、铋、铅、锑等 元素的球墨铸铁中石墨形态的影响见图4图4在不同的钛含量下，砷、锡、铋、铅、锑对石墨形态的影响因此，生产优质球墨铸铁件时，应特别留意铸铁中的钛含量。

最近，制造高强度球墨铸铁件时，常常加入较多的铜在这种条件下，应尽可能地将铸铁中的铝含量控制得低一 些—\ O3. 产生缩孔的倾向增大缩孔的特征有表面缩孔和内部的缩孔、缩松钛、铝的含量增高，铁液的流动性恶化，产生表面缩孔的倾向增大 磷、锰、铬、钒、钼等元素易偏析于最后凝固的部位，形成复合碳化物，导致产生内部缩孔、缩松的倾向增大日本 三重县技术综合研究所藤川、村川等人的研究工作表明：灰铸铁中含有铝、钛、钒、铬、磷等元素，产生缩孔的倾向增大；球墨铸铁中，铝含量自0.02%增加到0.4%，产生缩孔的倾向增大4. 灰铸铁的强度降低灰铸铁组织中石墨的形态（A型、B型、C型、D型或型E）,对其力学性能有重要的影响，难以由硬度预测其强度 灰铸铁中铅含量在0.005％以上，就可能产生魏氏体型石墨，导致强度显著降低如果铸铁中还含有铝、氢、钙等元素， 铅含量在 0.005％以下，就可能出现魏氏体型石墨一种厚壁灰铸铁件（厚度100〜150 mm）在使用过程中破断，作失效分析时发现，虽然基体组织基本上是珠光体， 由于石墨为魏氏体型，硬度为148 HB,分析结果表明铅含量很高，为0.025%，破断处的显微组织见图5。

图 5 厚壁灰铸铁件中因含铅而致的魏氏体型石墨 灰铸铁中常加入锑或锡，以稳定珠光体，提高其硬度但是，如加入量太多，虽然硬度提高了，强度却反而会降 低碳当量较高的灰铸铁中，锡的加入量对灰铸铁硬度和强度的影响见图6灰铸铁中添加锑，也有同样的影响，而且 易于使石墨的形态变异图 6 锡加入量对灰铸铁硬度和抗拉强度的影响灰铸铁强度低下时，有必要注意钛的有害作用钛含量增多时，加以铁液中含有的硫的作用，会促使D型石墨形 成部分石墨成为 D 型后，基体组织中的铁素体增多，会使铸铁的强度降低干扰元素‘钛'不仅来自废钢，我国生 产的高硅铸造生铁中也往往含有钛，选用时应加注意印度生产的铸造生铁中也有这样的问题5. 铸铁的硬度低 近年来，美国经常发生珠光体球墨铸铁的硬度低于寻常的情况，为查明其原因进行了研究，最近已经明确这是硼的影响铸铁中硼含量超过0.002%，就可以抑制铜稳定珠光体的作用，使铸铁的硬度降低因此，生产中不仅要注意废钢 和其他炉料中所含的硼，采用感应电炉熔炼时，还应注意筑炉材料中加入的硼酸所造成的污染6. 感应电炉炉衬的寿命低 近年来，用于熔炼铸铁的感应电炉日益增多，炉衬寿命不高的情况也十分多见，当然，耐火材料品质不高、筑炉工艺掌握不好是出现这类问题的主要原因，但是，也不能忽视炉料带来的问题。

如果采用镀锌钢板作炉料，锌受热后蒸发，侵入炉衬内，就会使炉料寿命降低新筑的炉衬烧结期间，锌蒸汽的 影响尤为严重三、消除干扰元素有害作用的措施 熔炼铸铁时，炉料中所含的干扰元素的负面影响是不容忽视的，为了确保铸件的质量，不能不采取必要的应对措 施1.严格管理炉料、控制铁液的化学成分 要控制各种干扰元素的影响，首先要确知问题的所在、测定可能导致产生问题的各元素的含量，然后才有可能采 取相应的应对措施如果采用光谱分析仪，分析各种合金元素、微量元素。