鑄鐵的石墨化過(guò)程與因素

一，鑄鐵的石墨化過(guò)程
鑄鐵中石墨的形成過(guò)程稱為石墨化過(guò)程。鑄鐵組織形應(yīng)的基本過(guò)程就是鑄鐵中石墨的形成過(guò)程。因此，了解石墨化過(guò)程的條件與影響因素對(duì)掌握鑄鐵材料的組織與性能是十分重要的。
根據(jù)Fe－C合金雙重狀態(tài)圖，鑄鐵的石墨化過(guò)程可分為三個(gè)階段：
第一階段，即液相亞共晶結(jié)晶階段。包括，從過(guò)共晶成分的液相中直接結(jié)晶出一次石墨和共晶成分的液相結(jié)晶出奧氏體加石墨由一次滲碳體和共 晶滲碳體在高溫退火時(shí)分解形成的石墨。
中間階段，即共晶轉(zhuǎn)變亞共折轉(zhuǎn)變之間階段。包括從奧氏體中直接析出二次石墨和二次滲碳體在此溫度區(qū)間分解形成的石墨。
第二階段，即共折轉(zhuǎn)變階段。包括共折轉(zhuǎn)變時(shí)，形成的共析石墨和共析滲碳體退火時(shí)分解形成的石墨。
鑄鐵石墨化過(guò)程進(jìn)行的程度與鑄鐵組織的關(guān)系概括于表中

二、影響鑄鐵石墨化的因素
鑄鐵的組織取決于石墨化進(jìn)行的程度，為了獲得所需要的組織，關(guān)鍵在于控制石墨化進(jìn)行的程度。實(shí)踐證明，鑄鐵化學(xué)成分、鑄鐵結(jié)晶的的冷卻速度及鐵水的過(guò)熱和 靜置等詩(shī)多因素都影響石墨化和鑄鐵的顯微組織。
1.化學(xué)成分的影響

各元素對(duì)待鐵石墨化的影響可定性地列于表中。各元素對(duì)石墨形狀、分布的影響定性地列于表中。

由表可見，恃鐵中常見的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是強(qiáng)烈促進(jìn)石墨化的元素，S是強(qiáng)烈阻礙石墨化的元素。實(shí)際上各元素對(duì)鑄鐵的石墨化能力的影響極為復(fù)雜。其影響與各元素本身的含量以及是否與其它元素發(fā)生作用有關(guān) ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻礙石墨化，但若其含量極低（如B、Ce＜0.01％，T＜0.08％）時(shí)，它們又表現(xiàn)出有促進(jìn)石墨化的作用。
2.冷卻速度的影響
一般來(lái)說(shuō)，鑄件冷卻速度趨緩慢，就越有利于按照Fe-G穩(wěn)定系狀態(tài)圖進(jìn)行結(jié)晶與轉(zhuǎn)變，充分進(jìn)行石墨化；反之則有利于按照 Fe-Fe3C亞穩(wěn)定系狀態(tài)圖進(jìn)行結(jié)晶與轉(zhuǎn)變，最終獲得 白口鐵。尤其是在共析階段的石墨化，由于溫度較低，冷卻速度增大，原子擴(kuò)散困難，所以通常情況下，共折階段的石墨化難以充分進(jìn)行。
鑄鐵的冷卻速度是一個(gè)綜合的因素，它與澆注溫度、傳型材料的導(dǎo)熱能力以及鑄件的壁厚等因素有關(guān)。而且通常這些因素對(duì)兩個(gè)階段的影響基本相同。
提高澆注溫度能夠延緩鑄件的冷卻速度，這樣既促進(jìn)了第一階段的石墨化，也促進(jìn)了第二階段的石墨化。因此，提高澆注溫度在一定程度上能使石墨粉化 ，也可增加共析轉(zhuǎn)變。
3.鑄鐵的過(guò)熱和高溫靜置的影響
在一定溫度范圍內(nèi)，提高鐵水的過(guò)熱溫度，延長(zhǎng)高溫靜置的時(shí)間，都會(huì)導(dǎo)致鑄鐵中的石墨基作組織的細(xì)化，使鑄鐵強(qiáng)度提高。進(jìn)一步提高過(guò)熱度，鑄鐵的成核能力下降，因而使石墨形態(tài)變差，甚至出現(xiàn)自由滲聯(lián)體，使強(qiáng)度反而下降，因而存在一個(gè)‘臨界溫度’。臨界溫度的高低，主要取決于鐵水的化學(xué)成分及鑄件的冷卻速 度一般認(rèn)為普通灰鑄鐵的臨界溫度約在1500一1550℃左右，所以總希望出鐵溫度高些。


鑄鐵的石墨化過(guò)程與因素