D01:10.13374/i.issn1001053x.1981.03.037 大断面球铁中黑斑的结构 铸工教研室连金江韩福惠张联芳 金相教研室宋维锡 摘 要 通过生产及模拟试验，并根据金相和扫描电镜观察，证明大断面球铁铸件中的 黑班是共晶晶粒或称共晶团。光学显微镜观察表明，黑班中的石墨类似D型分布的 厚片状石墨，但深腐蚀试样的扫描电镜观察证明，这种短小的厚片状石堡既不属于 一般的片状石墨，也不是孤立的石堡碎块，而是相互联结成一体的理瑚状石墨。进 一步试验表明，每个黑班内大都有一个星状的石墨核心，珊瑚状石墨从这个核心朝 各方向辐射生长。黑班内的基体组织为铁素体，它是高温相奥氐体的转变产物。珊瑚 状石墨在高温时与奥氏体共同由液体中结晶为共晶团，冷却时虽经固态转变，但共 晶组织的特征仍基本保留下来。环绕黑班周围的组织为珠光体加球状或不规則状石 墨，它使共晶球团组织村托得分外明显。 一、问题的提出和研究目的 大断面球铁铸件的生产日益增多，由于其冷速缓慢，因此使石墨经常发生各种变态。 [”)。在球铁轧辊及曲轴等大铸件上常见到沿断面均匀分布着大量的黑色斑点3)，其宏 观特征近似球形，直径2~5毫米，这就是所说的黑斑。 黑氍是大断面球铁件严重的缺陷之一，它的出现使铸件的强度特别是范性显著下降 1,甚至报废，因此引起了国内外的广泛重视。但是就目前来看，对这一缺陷的研究尚是不 充分的，特别是在结构实质方面以及形成机理方面，国外虽有不少研究，但大多着重宏 观条件的分析以其石墨形貌的微观描述，甚至名称也不同，反映出对黑斑实质的认识存在着 种种差异与分歧，特别是没有把黑斑是共晶团这一实质问题揭示出来。 例如就以所谓蠕虫状石墨而言，对其形貌及结构的认识也很不一致，有人认为就蠕虫状 石墨的结晶结构看类似球状石墨，它们在共晶内部是互相联结在一起71。而有人通过试 脸观察到，蠕虫状石墨区的边缘是成串联结在一起的石墨颗粒，而中心部分的细蠕虫状石露 是相互分离的【1。根据BL“×对石愚形态的分析认为蠕虫状石墨如同球墨一样，每一个 石质点与其周围的奥氏体构成一个共晶晶粒，而不同于珊瑚状石墨，后者在一个共晶晶粒 内部是联系为一体的[10！。 目前在国外较为流行的说法是石墨球被解体为扇形碎块而形成黑斑，引起石墨球解体的 原因，一种观点认为是由于石墨结晶涨破奥氏体外壳所致【8]，另一种观点则认为包围石量 球的奥氏体外壳被铁水热流的冲蚀而使球墨破坏为碎块【，这些碎块被冲入树枝晶间而成 长为蠣虫状石堡。这甲要指出的是上述观点仅仅提出形成碎块石墨之说的设想，尚未用试验 和以证实，特别是缺乏对黑斑宏观和微观结构统一起来的深入观察，因而对黑斑就缺乏本质 123大 断 面 球 铁 中 黑 斑 的 结 构 铸工 教研 室 连 金江 韩 福惠 张联芳 金 相 教研 室 宋雄娜 摘 要 通 过 生产及 模 拟试 验 ， 并根据金 相和扫描 电镜观 察 ， 证 明 大断面球铁铸件 中的 黑斑 是 共 晶 晶粒 或称共 晶 团 。 光 学显微镜观察表明 ， 黑斑 中的石 墨类似 型 分 布 的 厚 片状 石 墨 ， 但 深腐蚀试 样 的扫描 电镜观察证 明 ， 这 种短 小 的厚 片状石 墨 既不 属 于 一 般 的片状石 墨 ， 也不 是 孤 立 的石 墨碎块 ， 而是 相 互 联 结成 一 体 的珊 瑚状石 墨 。 进 一 步试 验表 明 ， 每 个 黑斑 内大都有一 个星状 的石 墨核 心 ， 珊 瑚状石 墨从这 个核 心 朝 各方 向辐射 生 长 。 黑斑 内的塞体组 织 为铁 素体 ， 它是 高温 相 奥 氏体 的转 变产 物 。 珊 瑚 状石 墨在 高温 时与奥 氏体共 同由液体 中结 晶为共 晶 团 ， 冷却 时虽经 固态转 变 ， 但 共 晶组 织 的特征 仍基本保 留下来 。 环 绕 黑斑 周 围的组 织 为珠光体加 球状 或不 规 刻状 石 墨 ， 它使共 晶球团组 织 衬托得分 外明显 。 一 、 问题 的提 出和研 究 目 的 大断面球铁铸件的生产 日益增 多 ， 由于 其冷速 缓慢 ， 因此使石 墨经 常发 生 各种 变态 。 「” 川 。 在球铁轧辊 及 曲轴等大铸件上常见 到沿 断面均 匀分布着大量 的黑 色斑点 ， ‘ ， 其宏 观特征近似球形 ， 直径 毫 米 ， 这 就 是所说 的黑 斑 。 黑斑是大断面 球铁件严 重 的 缺 陷之一 ， 它 的 出现使 铸件的 强度 特 别 是 范 性显 著 下降 伟 ’ ， 甚至报废 ， 因此 引起 了 国内外 的广泛 重视 。 但是 就 目前来看 ， 对这一 缺 陷的研究 尚是 不 充分的 ， 特别 是在结构实质 方面 以 及形 成机理方面 ， 国外 虽有不 少研究 【 ‘ ， 但大 多着重宏 观条件的 分析以 其石 墨形 貌的微 观描述 ， 甚 至 名称 也 不 同 ， 反映出对黑 斑 实质 的认识存在 着 种 种 差异 与分歧 ， 特别 是 没有把黑 斑是共 晶团这一 实质 问题 揭 示 出来 。 例如 就 以 所谓蠕 虫状 石 墨而言 ， 对 其形 貌 及结 构的 认识 也很 不一致 ， 有人 认为就蠕 虫状 石 墨的 结 晶结构 看 类似 球状 石墨 ， 它们 在共 晶 内部是 互相联 结在一 起 ， 吕 。 而有人 通 过 试 脸 观 察到 ， 蠕 虫状 石墨 区 的边 缘 是 成 串联 结在 一起 的石 墨颗 粒 ， 而中 心 部分 的 细 蠕 虫状石墨 是相互分离的 〔 ‘ 。 根据 对石 墨形态 的 分析认 为蠕 虫状 石 墨如 同球 墨一 样 ， 每一个 右易质点 与 其周 围的 奥氏体 构成一 个共晶 晶粒 ， 而 不 同 于珊瑚 状石 墨 ， 后 者 在一 个共 晶 晶粒 内部是联 系为一 体 的 ” ” 。 目前在 国外 较 为 流行 的 说 法 是石 墨球被解体为 扇形 碎块 而形 成黑 斑 ， 引起 石墨 球解体 的 撅因 ， 一种 观点认 为是 由于 石墨 结 晶 涨破奥 氏体外壳所致 「 ， 另一种 观点 则 认 为包 围石墨 辣的奥氏体外壳被 铁水热 流 的冲蚀 而使球 墨破坏 为碎块 「’ ‘ ’ ， 这些 碎 块 被冲入 树 枝 晶间而成 长为姗虫状石墨 。 这 里要 指 出的 是 上述 观 点仅仅提 出形成碎块石 墨 之 说 的设 想 ， 尚未用 试 验 ’ 加以证实 ， 特别是 缺乏对黑斑宏观和 微 观结 构统一起来的 深入 观察 ， 因而对黑 斑 就 缺乏 本质 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．03．037