2，硫，锰

硫和锰是传统的五大元素。在铸铁中有重要作用，可其作用机制非常复杂，影响因素也很多，到现在也还没有完全搞明白，鉴于铁中硫和锰对力学性能有重要影响作用，机理又很复杂，目前认知又很有限，所以美国AFS于年启动了一项新的课题，“锰和硫对灰铸铁性能的影响“，主旨是根据热力学原理，分析研究灰铸铁中硫和锰的关系，确定凝固时，自由硫的作用，课题目标四项：1，认识硫锰含量与不同截面厚度的铸铁件强度之间的关系，2.进一步认识硫和锰与石墨组织的关系，3.研究如何通过平衡硫和锰含量以提高厚截面铸铁件强度，生产高牌号铸铁件时尽量不用或少用合金。4.力求对硫在铸铁中生核及凝固过程中的多种作用有更好的认识，按规定本课题应在年底结束，并要在AFS年会上发表，可惜在年会上只讲了实验过程，并未发布实验结果，可见对硫和锰的影响因素还没有完成研究。

目前国内对硫和锰的影响，都趋于要一起考虑但到底硫和锰应该控制在什么范围，硫和锰怎么配对，意见尚不统一。

BCIRA活页文选6指出：一般来说，只要符合硫含量按下列计算值，被锰充分地中和原则，这两种元素的含量要尽可能低，其公式为：

Mn%=1.7XS%+0.3%

如果按目前合成铸铁的配比，熔炼出来的硫一般在0.04%以下，如果按0.04%计算，则Mn含量应当为0.%。

最近美国新出版的金属铸造原理指出硫影响，需要考虑锰的反应，锰和硫的关系应按以下原则：

1.7XS%=Mn锰和硫反应的理论值

1.7XS%+0.35=Mn是促进珠光体组织的锰含量没有对硫提出含量要求

美国R.B.Gundlach基于热力学计算，在灰铸铁共晶温度下（摄氏度）平衡常数（Mn%XS%）大致等于0.03,年，美国俄亥俄州西储大学的J.EWallace，从优选硫量的角度，用不同硫量试验在硫和锰的乘积（Mn%XS%）为0.03左右时，出现抗拉强度的最高值。

美国Wisconsion大学的C.R.loper等也对锰和硫在灰铸铁中的作用进行研究，。年得知，抗拉强度最高的铸铁硫锰的乘积（Mn%XS%）都在0.04左右，看来由平衡常数（Mn%XS%）来控制灰铸铁中的硫锰含量是一项可取的方式。

日本资料认为，Mn0.4%，S%0.03%时强度达到峰值，去年11月我到日本铸造厂参观，座谈时间到高强度铸铁的成分控制时以保密为由拒绝回答，但在参观现场时我去实验室查阅，，他们的HT、HT检测记录时，确实锰含量为0.4-0.5%，硫在0.04%左右。

林州一铸造厂，生产HT灰铸铁以电梯新产品铸件，锰含量按照1%，硫含量按照0.08-0.10%控制，结果铸件渣孔严重，，炉没有浇出合格铸件，我建议将锰含量降至0.4%，硫就按照0.04%，结果，产品合格了。

一汽在生产汽缸体汽缸盖时，原锰含量0.8-1.0%硫0.06-0.08%，但通过实验，高锰不但不能增加强度，反而降低了强度，所以现在硫0.06-0.08%锰含量控制在0.5%。

到底硫和锰按照多高的含量合适，建议大家去实践解决，我个人倾向于低硫，低锰。

硫不能低于0.05%，或0.06%大多提出最好为0.06-0.08%是基于需要硫生成硫化物来作为异质晶核为根据的。国外是在生产合成铸铁时认知的，我国是从二汽成为BCIRA海外会员带回的技术资料上了解到这一技术的。但我认为孕育不良的解决办法，不只增加了硫这一项，还可以用合适的孕育剂，用碳化硅作为预处理剂来解决。因此只要石墨形状良好，应尽量减少含硫量，，因为合成铸铁0.04%也没问题，只要在熔炼温度，保温和化学成分，得到控制下，通过孕育作用应可以解决孕育不良的。因日本喜欢用SiCa合金做孕育剂低硫的孕育效果也不错。

至于锰含量，因现在废钢中的锰含量越来越高一般已达到1%左右，有的高达2%，在用合成铸件生产时，锰含量已达到1%左右，因此在生产韧性球铁时，还提出了脱锰要求，而在生产高强度高CE灰铸铁时，高锰对抗拉强度的影响又如何？和硫的搭配结果又是怎样，因此对高锰灰铸铁进行了研制，日本岩手大学的工学部的崛江皓等数年前进行了一项专题研究工作，课题要点是：对三种常用的灰铸铁进行试验，试验铸铁的碳当量分别是4.4%，4.0%，3.6%相当于国标标准的HT、HT和HT等牌号，每一种铸铁都将锰含量提高到2.0%并配加不同的硫含量，使锰和硫的比例分别为5、10、20、50、和对铸铁性能的影响。

1.铸铁成分，熔炼工艺和试样的制备。

试验用铸铁的成分，配量接下表

试验用铸铁在感应电炉中熔炼，每次熔炼3公斤，炉料由高纯生铁、电解铁、75硅铁、锰铁和硫化亚铁组成，以力求避免干扰元素的影响，炉料熔清后，升至最高熔炼温度（摄氏度），温度降低至摄氏度时，加入硅钙合金进行孕育处理，孕育加入量加硅0.3%计算，各种试样的浇注温度为摄氏度。

2.锰硫比对抗拉强度的影响

锰含量为2的三种灰铸铁，锰硫比对抗拉强度的影响范围表，实验用灰铸铁成分及锰硫比

灰铁编号

CE

牌号

C%

Si%

Mn%

S%

Mn/S

1

4.4

HT

3.6

2.4

2.0

0.40

5

0.20

10

0.10

20

0.04

50

0.02

2

4.0

HT

3.3

2.1

2.0

0.40

5

0.20

10

0.10

20

0.04

50

0.02

3

3.6

HT

3.0

1.8

2.0

0.40

5

0.20

10

0.10

20

0.04

50

0.02

由上图可知。Mn/S比为5时，抗拉强度很低，随Mn/S比增高抗拉强度明显提高，Mn/S比提高20后，基本稳定，高锰铸铁中，硫不宜高于0.1%含锰2%的铸铁，比常规灰铸铁，（Mn0.7%）高Mpa，金相对比，常规铸铁比A型石墨为主，在少量D型石墨还有C型石墨，可能炉料中生铁用量多，含锰2%铸铁，全部为A型石墨，珠光体明显细化。