灰铸铁及特殊铸铁的石墨长度级别参考标准

5.5.3.1 灰铸铁中石墨相的检验

由于石墨的形状、大小和分布对冷速十分敏感，所以取样时应注意试样在铸件中的部位、壁厚及离开表面的距离，并在报告中记录取样情况。磨、抛时应防止石墨相的脱落。一般可在抛光液中加入少量铬酸酐，起化学浸蚀抛光作用，不仅提高抛光速度，还能保持石墨的完整性。

广义的灰铸铁包括普通灰铸铁、可锻铸铁和球墨铸铁等，国际上采用统一的标准HSO 945-1：2008，而我国对各类铸铁仍有独立的检验标准：GB/T7216—2009《灰铸铁金相检验》：GB/T 9441—2009《球墨铸铁金相检验》。

1.石墨的形状 标准中列出了六种特征的石墨（图5-42），代表了灰铸铁中可能存在的基本石墨形态，分别以罗马数字Ⅰ～Ⅵ表示。其中片状（Ⅰ型）、团絮状（Ⅴ型）、球状（Ⅵ型）分别是普通灰铸铁、可锻铸铁及球墨铸铁中石墨相的典型形态，其余则为一些过渡形态，如厚片状（Ⅲ型）常是球化不良的结果，现在已发展成独立的一类铸铁（蠕墨铸铁）。对石墨形状的检验是衡量灰铸铁质量的重要检验项目。

2.石墨的分布 片状石墨（Ⅰ型）有六种不同分布方式（图5-43）。A型：无方向的均匀分布；B型：片状及细小卷曲的石墨片聚集成菊花状分布；C型：初生的粗大直片状；D型：细小卷曲的石墨片在枝晶间呈任意分布；E型：石墨在枝间的二次分枝呈定向分布；F型：初生的星状（或蜘蛛状）石墨。

各类石墨的形成条件及性能列于表5-24中。

3.石墨的大小 石墨片过粗过长使强度下降；而过细则储油率下降，不利于耐磨性及减振性。可根据铸件的大小和用途，规定石墨长度的允许范围。例如，一般厚铸件允许中等长度石墨片（100倍下长20～45mm），薄铸件石墨片可短一些。石墨长度级别可参阅灰铸铁金相标准。对球墨铸铁主要要求力学性能，故石墨应细小、圆整、分布均匀。球化率是指Ⅴ型和Ⅵ型石墨占石墨总量的相对分数。标准中有球化率和石墨球尺寸的评级图。

5.5.3.2 基体组织的检验

1.共晶晶团的显示 在同一共晶团内，石墨相常是连续的，因此普通灰铸铁的耐磨性、耐压能力及强度随共晶团的细化而提高。由于共晶团晶界上存在着成分偏析，碳化物形成元素及磷的浓度较高，采用合适的侵蚀剂可使共晶团边界发亮而显示共晶团的尺寸。表5-25中介绍了几种化学侵蚀剂。

图5-41 夹杂物评级方法示意图

注：视场中观察到的夹杂物可分为A、B、C和DS四类，对各类夹杂物分别评级后，结果可表示为：A2、B2、C1和DS2.5。

2.磷共晶及游离碳化物的显示 铸铁中的磷共晶有下列几种类型：

（1）二元磷共晶（在Fe₃P的基体上分布着粒状铁素体或珠光体）。

（2）三元磷共晶（除在Fe₃P的基体上分布着粒状铁素体或珠光体外，还有条状或针状的碳化物）。

（3）复合磷共晶（在二元、三元磷共晶中分布着大块碳化物）。

磷共晶的熔点很低，是最后凝固的产物，一般沿奥氏体晶界分布，呈边缘内凹的块状，数量多时呈晶界网络状分布。少量均匀分布的二元、三元磷共晶不影响强度，且有利于提高耐磨性。但是粗大的、集中分布的复合磷共晶，由于降低了强韧性，且使用时容易剥落，形成磨料而加速磨损。金相检验主要是鉴别各类磷共晶，确定它们的相对量及分布特征。(www.xing528.com)

首先要从形态上区分各类磷共晶。二元磷共晶是Fe₃P基体上均匀分布着细小的第二相粒子；而三元磷共晶的基体上除细小粒子外常可见细条状Fe₃C；复合磷共晶则有大块碳化物。此外也可以使用染色法进一步分清各类磷共晶，所用侵蚀剂及具体操作见表5-25。

图5-42 六种基本的石墨形状

图5-43 片状石墨的六种不同分布方式

表5-24 石墨片的分布类型及其形成条件与性能

表5-25 铸铁的化学侵蚀剂

磷共晶的数量及形态可按上述国家标准GB/T7216—2009和GB/T 9441—2009予以评定。

3.珠光体与碳化物的评定 铸铁中铁素体及珠光体的相对量应予以控制，铸铁的相关标准中有各类铸铁在100倍下的珠光体数量评级图。

灰铸铁组织，特别是球墨铸铁中会有一定数量的碳化物，可参阅国标进行评级。铸铁中自由碳化物大致有四种形状：针条状、网状、块状及莱氏体类型碳化物。有些碳化物外形与磷共晶相似，可采用染色法确定其中是否有Fe₃P相，以区别两者。

球墨铸铁常常要进行热处理，如退火、正火、调质及等温淬火等，球墨铸铁经等温淬火后综合性能较好。等温温度较高时得到以残留奥氏体和上贝氏体为主的奥贝球铁，其韧性很佳；当等温温度较低时可获得以高硬度的下贝氏体为主的组织。应该指出：球墨铸铁的组织对热处理加热温度及保温时间十分敏感。这是因为加热参数的变化会影响石墨碳的溶解，从而改变基体碳含量及组织形态。从这一点看，铸铁热处理的组织分析比钢更为复杂。在JB/T 6051—2007《球墨铸铁热处理工艺及质量检验》中，对铸件热处理温度、加热时间及显微组织检验等都做了规定。

5.5.3.3 特殊铸铁

特殊铸铁包括耐磨、耐热和耐蚀等特殊性能铸铁。

这类铸铁中一般都含有大量合金元素，如Al、Si、Cr、Ei等，因此显示组织的侵蚀剂与普通铸铁不同，表5-25中列出了特殊铸铁所用的侵蚀剂。抗磨铸铁包括高韧性白口铸铁、中锰球墨铸铁、高铬白口铸铁等。总的要求是硬度高且组织均匀，基体组织可以为莱氏体、贝氏体、马氏体及残留奥氏体等。耐热铸铁对金相组织的要求是防止表面形成片状石墨，以消除氧化性气氛渗入内部的通道，理想的组织应为白口或球墨铸铁，且组织应致密而细小，基体最好为单相铁素体，如果是含有碳化物的多相组织，应该是稳定的合金碳化物相。