1.石墨化过程
铸铁中碳以石墨形态析出的过程叫作铸铁的石墨化。当铸铁结晶时,石墨化若能充分或大部分进行,则能获得常用的灰铸铁,反之将会得到白口铸铁。
当铁碳合金结晶时,碳更容易形成渗碳体,但在具有足够扩散时间(冷却速度缓慢)的条件下,碳也会以石墨的形态析出;石墨还可通过渗碳体在高温下的分解获得。由此可见,渗碳体是一种亚稳相,而石墨才是一种稳定相。
铸铁在结晶过程中,随着温度的下降,各温度阶段都有石墨析出。石墨化过程是一个原子扩散的过程,温度越低,原子扩散越困难,越不易石墨化。由于石墨化程度不同,铸态下铸铁将获得三种不同的组织:铁素体基体+石墨,铁素体-珠光体基体+石墨,珠光体基体+石墨。
2.影响石墨化的因素
(1)化学成分的影响 C和Si对铸铁的石墨化起决定性作用。C是形成石墨的基础,增大铸铁中C的含量,有利于形成石墨。Si是强烈促进石墨化的元素,Si含量越高,石墨化进行得越充分,越易获得灰口组织。
S是强烈阻碍石墨化的元素。S使C以渗碳体的形式存在,促使铸铁白口化。此外,S还会降低铸铁的力学性能和流动性。因此,铸铁中S含量越少越好。(www.xing528.com)
Mn是阻止石墨化的元素,它促进白口化。但Mn与S化合形成MnS,可减弱S对石墨化的不利影响,故铸铁中允许含有适量的Mn。
P是微弱促进石墨化的元素,它能提高铸铁的流动性。但其含量过高时,会增加铸铁的冷裂倾向,因此通常要限制P的含量。
(2)冷却速度的影响 缓慢冷却时碳原子扩散充分,易形成稳定的石墨,即有利于石墨化。铸造生产中凡影响冷却速度的因素均对石墨化有影响。例如,铸件壁越厚,铸型材料的导热性越差,越有利于石墨化。
化学成分和冷却速度对石墨化的影响如图7-1所示。由图7-1可见,铸件壁越薄,C、Si含量越低,越易形成白口组织。因此,调整C、Si含量及冷却速度是控制铸铁石墨化的关键。
图7-1 化学成分和冷却速度对石墨化的影响
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