铸造用生铁成分分析-测博士

一、核心成分：决定铸铁基础性能的五大元素

铸造生铁的主要成分是铁（Fe），含量通常＞90%，其余关键元素为碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）、磷（P）、硫（S），俗称 “五大元素”，其含量范围和作用如下表所示：

二、有害元素：需严格限制的 “杂质元素”

除硫、磷（过量时有害）外，铸造生铁中还可能存在钛（Ti）、铅（Pb）、锡（Sn）、砷（As）、锑（Sb） 等有害杂质，这些元素通常来自铁矿石或冶炼过程，含量需严格控制（一般≤0.1%），否则会严重恶化铸铁性能：

• 钛（Ti）：易与碳结合生成 TiC（硬脆化合物），导致铸件硬度升高、切削困难，同时阻碍石墨球化（球墨铸铁中 Ti 需≤0.05%）；

• 铅（Pb）、锡（Sn）：富集于晶界，降低晶界强度，导致铸件 “热脆” 或 “冷脆”，同时加剧石墨粗大，降低强度；

• 砷（As）、锑（Sb）：强烈阻碍石墨化，促进白口生成，使铸件脆硬，且易引发裂纹。

三、合金元素：按需添加的 “性能调节剂”

针对特定性能需求（如高强度、高耐磨、耐高温），会在铸造生铁或铁水中额外添加合金元素，常见类型及作用如下：

四、不同铸铁类型对生铁成分的差异化要求

铸造生铁需根据目标铸铁件的类型（灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁）调整成分，核心差异如下表：

五、成分分析方法：确保数据准确的检测手段

铸造生铁的成分分析需通过专业仪器检测，常用方法包括：

1. 光谱分析（主流方法）：

• 原理：通过激发生铁样品产生特征光谱，根据光谱强度计算元素含量；

• 优点：快速（1~2 分钟）、准确（精度达 0.001%）、可同时检测多元素（C、Si、Mn、P、S 及合金元素）；

• 设备：直读光谱仪（实验室）、手持光谱仪（现场快速检测）。

2. 化学分析（传统方法）：

• 原理：通过化学试剂与样品反应，测定反应产物的质量或体积，计算元素含量；

• 优点：精度高（适用于痕量元素检测，如 S、P）；

• 缺点：耗时（数小时）、操作复杂，多用于光谱分析的校准或仲裁。

3. 碳硫分析仪：

• 专门检测 C、S 含量：通过燃烧样品生成 CO₂、SO₂，再用红外检测或滴定法计算含量，精度可达 0.0001%。