1934年,N.Ahmad借助于相交的尼科尔偏光镜,第一次发现了呈径向辐射状的球状石墨,它区别于无序分枝的团絮状回火碳。一年以后,H.A.Nipper用偏振光研究了回火碳的结构。其中,他很清楚地观察到了少数球状石墨中的十字架图像。Nipper认为,这种在回火碳中偶然存在的球状石墨是与石墨的六边形晶体结构相关。这些石墨晶体在熔体中呈径向辐射长大。尽管Nipper在观察中对球状石墨的形成特征有了显著的深化认识,但他并未采取任何进一步的措施来说明这种石墨结构的重大意义,也未有意识地设法采取措施来获得这种石墨结构。
早在1935~1936年,德国阿汉铸造研究所就已知道,在低碳高硅的铸铁中可以获得普遍呈球状石墨的方法。1936年在杜塞尔道夫举办的第12届国际铸造年会上,展出了这种球状石墨照片。并且,当时展出的铸件与记录一直由阿汉铸造研究所保存至今。
1937年,H.Gröbel和H.H.Hanemann在研究过共晶Fe—C合金时,在石墨与渗碳体结构中发现了石墨球。这是在含碳量特别高,比渗碳体含碳量 [w(C)=6.7%~7.7%]高出许多的情况下,发现了个别的石墨球。为此,他们认为,只有当含碳量超过渗碳体的含碳量时,在熔体中才会析出石墨球。
1937年,由Hanemann编著的金相图谱中首次示出了球状石墨的金相照片。这幅照片是C.Adey从事高碳Fe—C合金的研究时得到的,这项研究与从事活塞环生产密切相关。为此,Adey获得了相应的专利。Adey在最后一版的专利保护中说:“获得高强度铸铁的方法特点就是:不含有夹渣的共晶或过共晶铸铁,含硅量的质量分数大于1,在快速凝固条件下,石墨全部或部分地呈球状在金属基体中析出。”
Adey在其博士论文中全面阐述了他在此领域的研究工作,其部分内容公开发表于1948年。在1947年阿汉铸造研究所举行的学术报告会上,Adey作了研究报告,相关内容至今并未公开发表。根据Adey的研究,为了在铸铁中得到球状石墨,必须满足下列条件:(www.xing528.com)
(1)铸铁的化学成分应该是共晶或过共晶的,也就是说共晶度不小于1。
(2)铁液应是纯净的,特别重要的是铁液中含硫量要极低[w(S)<0.008%],为此,要采取过热和脱硫处理措施。
(3)要使铁液经受快速凝固及相当快速的冷却。
Adey采取上述措施,成功地得到球化良好的球墨铸铁。把这种铁液浇注到砂型中,只要是壁厚小于30mm的铸件,就可得到球状石墨。对于壁厚更大的铸件来说,则要采取附加的冷却措施(采用金属型等)。
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