第8章铸铁 ·165· % 2.0F I Ⅲ 图86碳、硅含量对铸铁组织的影响 一白口铸铁Ia马口铸铁Ⅱ一珠光体铸铁 Ib珠光体一铁素体铁Ⅲ-铁素体铁 ②锰的影响:锰是一个阻碍石墨化的元素。锰能溶于铁素体和渗碳体,起固定碳的作 用,从而阻碍石墨化。当铸铁中含锰量较低时,它主要是阻碍共析阶段的石墨化,有利于 获得珠光体基体铸铁。锰还能与硫结合生成MnS,消除硫的有害影响,所以是一个有益元 素。普通灰铸铁的含锰量一般在0.5%~14%范围内,若要获得铁素体基体,则取下限。若 要获得珠光体基体,则取上限。过高的含锰量易产生游离滲碳体,增加铸铁的脆性。 ③硫的影响:硫阻碍碳原子的扩散,是一个促进形成白口铸铁的元素,而且降低铁液 的流动性,恶化铸造性能,增加铸件缩松缺陷。因此,硫是一个有害元素,其含量应控制 在0.15%以下。 ④磷的影响:磷是一个促进石墨化不十分强烈的元素。磷在奧氏体和铁素体中的固溶 度很小,且随铸铁中含碳量的增加而减小。当含P量大于0.2%后,就会出现化合物FeP, 它常以二元磷共晶(α+FeP)或三元磷共晶(α+Fe3P+Fe3C)的形态存在。磷共晶的性质硬而 脆,在铸铁组织中呈孤立、细小、均匀分布时,可以提高铸铁件的耐磨性。反之,若以粗 大连续网状分布时,将降低铸件的强度,增加铸件的脆性。通常灰口铸铁的含P量应控制 在0.2%以下。 2)冷却速度的影响 铸件的冷却速度对石墨化过程也有明显的影响。一般来说,铸件冷却速度越缓慢,即 过冷度较小时,越有利于按照FeG系状态图进行结晶和转变,即越有利于石墨化过程的充 分进行。反之,铸件冷却速度快,就不利于石墨化的进行。在共析阶段,由于温度低,冷 却速度增大,原子扩散更加困难,所以在通常情况下,共析阶段的石墨化(即第二阶段的石 墨化)难以完全进行。铸件冷却速度是一个综合的因素,它与浇注温度、造型材料、铸造方 法和铸件壁厚都有关系。图8.7说明铸铁的含碳、硅量和冷却速度对铸铁组织的综合影响。 可以看出,对于一些壁厚不均匀的铸件要求获得均匀一致的组织是比较困难的(见图8.8)。 在铸铁的薄壁处,由于冷却速度较快,过冷度大,动力学条件有利于按照Fe-Fe3C亚稳系 转变成白口铸铁。为了获得组织均匀的铸件,往往通过孕育处理来防止白口或借助于热处 理来消除白口,以改善铸件性能。随着铸件壁厚的增加,石墨片的数量和尺寸都增大,铸 铁强度、硬度反而下降。这一现象称为壁厚敏感性。在实际生产中,一般是根据铸件的壁 厚(主要部位的壁厚),选择适当的化学成分(主要指碳、硅),以获得所需要的组织第 8 章 铸铁 ·165· ·165· 图 8.6 碳、硅含量对铸铁组织的影响 I—白口铸铁 IIa—马口铸铁 II—珠光体铸铁 IIb—珠光体—铁素体铁 III—铁素体铁 ② 锰的影响：锰是一个阻碍石墨化的元素。锰能溶于铁素体和渗碳体，起固定碳的作 用，从而阻碍石墨化。当铸铁中含锰量较低时，它主要是阻碍共析阶段的石墨化，有利于 获得珠光体基体铸铁。锰还能与硫结合生成 MnS，消除硫的有害影响，所以是一个有益元 素。普通灰铸铁的含锰量一般在 0.5%～1.4%范围内，若要获得铁素体基体，则取下限。若 要获得珠光体基体，则取上限。过高的含锰量易产生游离渗碳体，增加铸铁的脆性。 ③ 硫的影响：硫阻碍碳原子的扩散，是一个促进形成白口铸铁的元素，而且降低铁液 的流动性，恶化铸造性能，增加铸件缩松缺陷。因此，硫是一个有害元素，其含量应控制 在 0.15%以下。 ④ 磷的影响：磷是一个促进石墨化不十分强烈的元素。磷在奥氏体和铁素体中的固溶 度很小，且随铸铁中含碳量的增加而减小。当含 P 量大于 0.2%后，就会出现化合物 Fe3P， 它常以二元磷共晶( α +Fe3P)或三元磷共晶( α +Fe3P+Fe3C)的形态存在。磷共晶的性质硬而 脆，在铸铁组织中呈孤立、细小、均匀分布时，可以提高铸铁件的耐磨性。反之，若以粗 大连续网状分布时，将降低铸件的强度，增加铸件的脆性。通常灰口铸铁的含 P 量应控制 在 0.2%以下。 2) 冷却速度的影响 铸件的冷却速度对石墨化过程也有明显的影响。一般来说，铸件冷却速度越缓慢，即 过冷度较小时，越有利于按照 Fe-G 系状态图进行结晶和转变，即越有利于石墨化过程的充 分进行。反之，铸件冷却速度快，就不利于石墨化的进行。在共析阶段，由于温度低，冷 却速度增大，原子扩散更加困难，所以在通常情况下，共析阶段的石墨化(即第二阶段的石 墨化)难以完全进行。铸件冷却速度是一个综合的因素，它与浇注温度、造型材料、铸造方 法和铸件壁厚都有关系。图 8.7 说明铸铁的含碳、硅量和冷却速度对铸铁组织的综合影响。 可以看出，对于一些壁厚不均匀的铸件要求获得均匀一致的组织是比较困难的(见图 8.8)。 在铸铁的薄壁处，由于冷却速度较快，过冷度大，动力学条件有利于按照 Fe-Fe3C 亚稳系 转变成白口铸铁。为了获得组织均匀的铸件，往往通过孕育处理来防止白口或借助于热处 理来消除白口，以改善铸件性能。随着铸件壁厚的增加，石墨片的数量和尺寸都增大，铸 铁强度、硬度反而下降。这一现象称为壁厚敏感性。在实际生产中，一般是根据铸件的壁 厚(主要部位的壁厚)，选择适当的化学成分(主要指碳、硅)，以获得所需要的组织