D0I:10.13374/j.issn1001053x.1998.02.035 第20卷第2期 北京科技大学学报 VoL.20 No.2 1998年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.1998 铸铁中开花状石墨的微观结构 方克明)白元强2) 1)北京科技大学应用科学学院，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院 摘要用透射电子显微镜和扫描电镜研究了铸铁中开花状石墨的微观结构，结果表明，开花状石 墨是石墨沿[0001]方向生长速率增大的过程.因而它是1种过球化石墨，而不是铸铁过程中球化不 良造成的 关键词石墨；微观结构；铸铁 分类号N234 随着变质剂含量的不同或熔炼工艺的变化，铸铁中的石墨具有不同的形态这一现象引 起了铸造工作者的浓厚兴趣.几十年来，许多研究工作者为了探讨铸铁中石墨的变态机理做 了大量的工作迄今为止，已有许多观点对铸铁中石墨的变态原因进行解释，但均不完善 为了探索铸铁中石墨的变态机理，首先应该对铸铁中各种形态石墨的微观结构有清楚的 认识透射电子显微镜是研究物质微观结构的重要仪器之一，用透射电镜研究铸铁中石墨的微 观结构，它的困难是必须把又软、又脆的石墨制成电子束可以穿透的薄膜作者已成功地实现 了这一制膜技术，从而用透射电镜对铸铁中球状石墨，蠕虫状石墨的微观结构进行了初步研 究1~本文着重研究了开花状石墨的微观结构，并对开花石墨的变态特征进行分析. 1实验方法 实验用铸铁试样的成分（质量分数）为4.16%C,3.44%Si,0.75%Mn,0.065%P,0.037%S, 0.073%Mg和微量其他元素. 实验方法如下： 1)将试样制成金相样，在光学显微镜下观察开花状石墨的形貌， 2)用电解浸蚀的方法溶去试样中的铁基体，使开花状石墨完全暴露出来，用扫描电镜观 察石墨的立体形貌 3)用非水溶液电解的方法把试样中的开花状石墨无损伤地完全萃取出来，在室温下单 层地镶置在金属中，然后两面磨抛，最后用离子减薄仪进行减薄，得到开花状石墨中心附近的 薄膜，用H-800透射电镜研究石墨的微观结构在透射电镜下，配以能谱仪，检测外来夹杂物 核心的元素组成 2实验结果和讨论 图】为试样的光学显微镜照片，由图可见，在光学显微镜下，石墨为花瓣状.图2为扫描电 1997-12-24收稿 方克明男，57岁、教授 ·国家自然科学基金资助课题第 2 0卷 19 9 8年 第 2期 4月 北 京 科 技 大 学 学 报 J o u r n a l o f U n i v e r s iyt o f Sc i e n c e a n d T e c h n o l o g y B e ij i n g V 0 1 . 2 0 A P r . N 0 . 2 1 9 9 8 铸铁 中开花状石墨的微观结构 ’ 方 克 明 ` ) 白 元 强 2) )l 北京科技 大学 应用科学学 院 , 北京 10 0 0 8 3 2) 北京科技 大学材料科学与 工程 学院 摘要 用 透 射电子显微镜和 扫描 电镜研究 了铸铁 中开花状石墨的微观结构 , 结 果表明 , 开花状石 墨是石墨沿 0[ 0 01 ] 方 向生长速率增大的过程 . 因而它是 1 种过球化石墨 , 而不是铸铁过程 中球化不 良造成的 . 关键词 石墨 ; 微观结构 ; 铸铁 分类号 N 2 34 随着 变 质 剂含 量 的不 同或熔炼工 艺 的变 化 , 铸铁 中的石 墨具 有 不 同的形 态 . 这一 现象 引 起 了铸 造 工作 者 的 浓 厚兴 趣 . 几 十年来 , 许 多研 究 工 作 者 为 了探 讨 铸铁 中石 墨 的变态 机理 做 了大 量 的工作 . 迄今为止 , 已有许 多观 点对铸铁 中石 墨的变 态原 因进行解 释 , 但 均不完 善 . 为 了探索铸铁中石墨 的变态机理 , 首先应 该对铸铁 中各 种形 态石墨 的微观 结构有 清楚 的 认识 . 透射 电子显微镜是 研究物 质微 观结构 的重要 仪器 之一用透 射 电镜研究 铸铁 中石墨 的微 观 结 构 , 它 的 困难是 必 须把 又 软 、 又脆 的石 墨制成 电子 束可 以 穿透 的薄膜 . 作 者 已成 功地 实现 了这 一制 膜技术 , 从而 用 透射 电镜 对铸铁 中球状 石墨 , 蠕 虫状石 墨的 微观 结构 进行 了初 步研 究 l[ 一 4] . 本文着 重研究 了开花 状石 墨的微观 结 构 , 并 对开花 石墨 的变态 特征 进行分 析 . 1 实验方法 实 验 用 铸铁 试 样 的成 分 (质 量 分 数 ) 为 4 . 16 o,O C , 3 . 4 4 0, 5 1 , o . 7 5 o,O M n , o . o 6 5o,o P , 0 . 0 3 7 0, 5 , .0 07 3% M g 和微量其他元 素 . 实验 方法 如下 : l) 将 试样 制成金 相样 , 在光 学显微 镜下观 察 开花状 石墨 的形貌 . 2) 用 电解 浸蚀 的方 法溶 去试样 中 的铁基体 , 使开花状 石墨完全暴露 出来 , 用 扫描 电镜观 察石 墨 的立体形 貌 . 3) 用 非水 溶 液 电解 的方法 把 试样 中 的开花 状石 墨无 损 伤地 完全 萃取 出来 , 在 室温 下单 层地镶 置 在金 属 中 , 然后 两面磨 抛 , 最 后 用离子减 薄 仪进行 减薄 , 得到 开花状 石墨 中心 附近 的 薄膜 , 用 -H 80 O透 射 电镜 研 究石 墨 的微 观 结构 . 在透 射 电镜 下 , 配 以 能 谱 仪 , 检 测外 来 夹杂 物 核心 的元 素组成 . 2 实验 结果 和讨论 图 1 为试样 的光 学显 微镜照片 . 由图可见 , 在光 学显微 镜下 , 石 墨为花瓣状 . 图 2 为扫描 电 19 9 7 一 12 一 2 4 收稿 方克明 男 , 57 岁 , 教授 * 国家 自然科学基金 资助 课题 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 1998. 02. 035