金属学与热处理 (续 石墨化进行的程度 铸铁名称 铸铁显微组织 阶段石墨化 第二阶段石墨化 完全进行 F+G球 球墨铸铁完全进行 部分进行 F+PG球 未进行 完全进行 F+G蠕虫 蠕墨铸铁完全进行 部分进行 F+P+G蠕虫 可锻铸铁完全进行 完全进行 FG团絮 4.影响石墨化的因素 铸铁的组织取决于石墨化进行的程度,为了获得所需的组织,就必须恰当地控制铸铁 的石墨化。实践证明,铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化和铸铁显微组织 的主要因素。 1)化学成分的影响 ①碳和硅的影响:硅和碳都是强烈促进石墨化的元素,在铸铁生产中,正确控制含碳、 硅量是获得所需组织和性能的重要措施之一。石墨来源于碳。随着含碳量的提高,铁液中 的含碳量和未溶解的石墨微粒增多,有利于石墨形核,从而促进了石墨化。但含碳量过高 会促使石墨数量增多而降低铸铁的力学性能。 硅与铁原子的结合力大于碳与铁原子之间的结合力。硅溶于铁液和铁的固溶体中,由 于削弱了铁和碳原子之间的结合力,而促使石墨化。硅还降低铸铁的共晶成分和共析成分 的含碳量,铸铁中加入硅可代替一部分碳,又不至于引起过多的石墨,硅促进石墨化的作 用约相当于三分之一碳的作用。 为了综合考虑碳和硅的影响,常用碳当量(Cε)和共晶度(Sc)表示。碳当量是将含硅量折 合成相当的碳量与实际含碳量之和,即 CE=c%+1/3s% 共晶度是指铸铁的含碳量与其共晶点含碳量的比值。在Fe-C-Si相图中,共晶度随含 硅量的变化而改变,即 Sc=vc%/(4.3%-1/3ws%) 共晶度表示铸铁的含碳量接近共晶点含碳量的程度,当SC=1时,铸铁为共晶组织 <1时,铸铁为亚共晶组织:Sc>1时,铸铁为过共晶组织。铸铁的共晶度越接近于1, 铸造性能越好。但随共晶度Sc值的増加,铸铁组织中的石墨数量増多,其抗拉强度、抗弯 强度、硬度皆呈线性下降趋势。 碳、硅含量与铸铁组织关系如图86所示。随着碳、硅含量的增加,铸铁的组织由白 口转变为珠光体甚至铁素体基体的灰铸铁。通常为了获得全部是珠光体的普通灰铸铁,其 碳、硅含量应该控制在26%~35%C,1.0%~2.5%Si的范围内,厚壁逐渐取下限,薄壁铸 件取上限。·164· 金属学与热处理 ·164· (续) 石墨化进行的程度 铸铁名称 第一阶段石墨化 第二阶段石墨化 铸铁显微组织 球墨铸铁 完全进行 完全进行 部分进行 未进行 F+G 球 F+P+G 球 P+G 球 蠕墨铸铁 完全进行 完全进行 部分进行 F+G 蠕虫 F+P+G 蠕虫 可锻铸铁 完全进行 完全进行 未进行 F+G 团絮 P+G 团絮 4. 影响石墨化的因素 铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需的组织，就必须恰当地控制铸铁 的石墨化。实践证明，铸铁的化学成分和结晶时的冷却速度是影响石墨化和铸铁显微组织 的主要因素。 1) 化学成分的影响 ① 碳和硅的影响：硅和碳都是强烈促进石墨化的元素，在铸铁生产中，正确控制含碳、 硅量是获得所需组织和性能的重要措施之一。石墨来源于碳。随着含碳量的提高，铁液中 的含碳量和未溶解的石墨微粒增多，有利于石墨形核，从而促进了石墨化。但含碳量过高 会促使石墨数量增多而降低铸铁的力学性能。 硅与铁原子的结合力大于碳与铁原子之间的结合力。硅溶于铁液和铁的固溶体中，由 于削弱了铁和碳原子之间的结合力，而促使石墨化。硅还降低铸铁的共晶成分和共析成分 的含碳量，铸铁中加入硅可代替一部分碳，又不至于引起过多的石墨，硅促进石墨化的作 用约相当于三分之一碳的作用。 为了综合考虑碳和硅的影响，常用碳当量(CE)和共晶度(SC)表示。碳当量是将含硅量折 合成相当的碳量与实际含碳量之和，即 CE=wC%+1/3wSi% 共晶度是指铸铁的含碳量与其共晶点含碳量的比值。在 Fe-C-Si 相图中，共晶度随含 硅量的变化而改变，即 SC = wC%/(4.3%-1/3wSi%) 共晶度表示铸铁的含碳量接近共晶点含碳量的程度，当 SC＝1 时，铸铁为共晶组织； SC＜1 时，铸铁为亚共晶组织；SC＞1 时，铸铁为过共晶组织。铸铁的共晶度越接近于 1， 铸造性能越好。但随共晶度 SC值的增加，铸铁组织中的石墨数量增多，其抗拉强度、抗弯 强度、硬度皆呈线性下降趋势。 碳、硅含量与铸铁组织关系如图 8.6 所示。随着碳、硅含量的增加，铸铁的组织由白 口转变为珠光体甚至铁素体基体的灰铸铁。通常为了获得全部是珠光体的普通灰铸铁，其 碳、硅含量应该控制在 2.6%～3.5%C，1.0%～2.5%Si 的范围内，厚壁逐渐取下限，薄壁铸 件取上限