常见化学元素对铸铁、铜合金、铝合金性能的影响
对铸铁性能的影响
铸铁中除了含有碳以外,还有硅、锰、硫、磷等杂质。这些元素对铸铁的组织及性能都有一定的影响。
(1)碳与硅石铸铁中的两个主要元素,它们能促使铸铁中的碳以石墨形式存在,即能促进石墨化。铸铁中的石墨碳越多性质越软。因此往往通过控制铸铁中碳和硅的含量来保证一定的组织和性能。(2)锰能阻止石墨化过程,抵消硫的有害影响,因此铸铁中含有适量的锰是有益的。
(3)硫是一种有害元素,它强烈阻止石墨碳的形成,降低铸铁的流动性。铸铁的含硫量越少,其质量越好。
(4)磷对石墨化无明显影响,含量较高时,可以增加铁水的流动性,提高铸铁的耐磨性,但高磷铁的缺点是质硬而脆。
对铜合金性能的影响
(1)黄铜
①锌能改善黄铜的机械性能。在一定的含量范围内,随着含锌量的提高,黄铜的强度和延伸率都可随之提高。②铝可以提高黄铜的强度和耐蚀性,但铝的含量高时会降低塑性。③铁通常与锰一起加入黄铜中,能起细化晶粒作用,提高机械性能。④锡的主要作用是增加黄铜对海水的耐腐蚀能力,并有助于提高黄铜的强度。⑤锰可以改善黄铜的机械性能,并能提高黄铜在海水、氯化物和过热蒸汽中的耐蚀性。⑥铅的加入主要是为了改善黄铜的切削性能,并提高减磨性,但会降低机械性能。
⑦硅可以提高强度、硬度和铸造性;但如含硅过高,塑性降低。
(2)青铜
①锡在一定含量内,能提高青铜硬度、强度和塑性。但含量过高会使合金变脆,强度下降。②锌可以显著改善锡青铜的铸造性能。③铅可以提高锡青铜的减磨性,同时也可以改善它的切削加工性。④磷能提高合金的耐磨性。在锡青铜中加入少量磷有助于提高弹性极限和疲劳极限。
⑤铝在一定含量内,可以提高合金的强度和塑性。铝青铜并有优良的抗蚀性。⑥铍的加入,可使合金具有时效硬化的特性,铍青铜经过热处理后,具有很高的强度、硬度及弹性。铍青铜并有良好的耐磨性、耐蚀性及不起火花的特性。
对铝合金性能的影响
按照成分及生产工艺特点,通常将铝合金分为形变铝合金和铸造铝合金两大类。前者具有较高的塑性,适于压力加工,故称为形变铝合金(如防锈铝、硬铝、超硬铝和锻铝等);后者适于铸造而不适于压力加工,故称为铸造铝合金。
(1)形变铝合金
①铜和镁能提高铝合金的强度、硬度,尤其可以使铝合金具有时效
硬化的特性,使它能通过热处理(淬火及时效)而显著强化。②锌可以提高铝合金的时效硬化效率,在超硬铝中就含有较多的锌。③锰的作用主要是提高铝合金的抗蚀性。④钛可以细化晶粒。⑤硅在含镁的铝合金中,能增强合金的热处理强化效果。⑥铁和镍可以提高合金的热强性。
(2)铸造铝合金
①硅在一定含量下,可以显著改善铝合金的铸造工艺性,即提高浇
铸时的流动性;减小生成裂纹的倾向;减小线收缩率等。
②铜和镁可改善合金的热处理强化能力。③镍的加入提高合金的热
强性,使之适合于在高温条件下工作。