球墨铸铁共析转变温度的临界范围

球墨铸铁是以铁、碳、硅三元素为主的合金。因此，用Fe—C—Si三元状态图可基本反映球墨铸铁在不同温度下的相组成。但是，直接把三元状态图表征在平面上有困难，因此，通常采用某一含硅量的Fe—C相图来表征该球墨铸铁的相组成。图8-1是含硅为2．08%的Fe—C相图中三相区（γ+α+G）随加热与冷却的变化。

根据Fe—C合金二元平衡相图，A1 线的平衡温度 （对于稳定态）是738℃。但是，对于含硅为2．08%的Fe—C相图来说，则出现了γ—Fe、α—Fe和G （石墨）三相区。此三相区的位置随加热和冷却而改变。加热时，三相区的位置抬升；冷却时三相区的位置下降。并且，加热速度越快，则三相区的位置抬升越高，冷却速度越快，则三相区的位置下降越低。这种现象是因为相转变滞后于温度变化所致。此三相区就是球墨铸铁共析转变的临界温度范围。球墨铸铁由室温加热，开始出现奥氏体 （γ—Fe）的温度叫加热时临界温度范围的下限 （用ASC1表示），全部转变为奥氏体或铁素体（α—Fe）最后消失的温度叫加热时临界温度范围的上限 （用表示）。完全奥氏体化的球墨铸铁在冷却过程中，由奥氏体开始析出铁素体的温度叫冷却时临界温度范围的上限（用ASr1表示），奥氏体最终消失的温度叫冷却时临界温度范围的下限 （用表示）。

在化学成分中，对球墨铸铁共析转变临界温度范围影响最大的通常是硅。从 “Fe—C—Si”三元状态图上也可看出，硅使临界温度范围显著上升并变宽 （同时还降低碳在奥氏体中的溶解度）（见图8-1）。和硅相反，锰则降低临界温度范围，但在一般球墨铸铁中，锰量的波动范围不如硅量大，所以相对来说，影响比硅小。此外，磷和镁也是提高临界温度的元素，因它们含量很少，影响不显著。

图8-1　含硅为2.08%的Fe—C相图中三相区（γ+α+G）随加热与冷却的变化(www.xing528.com)

此外，合金元素对共析转变温度范围的影响各异，镍使共析转变温度范围降低，而铬则使共析转变温度范围提高，铜的作用与其含量有关，当w（Cu）＜0．8%时降低，当w（Cu）＞1．45%时提高。

在共析转变（临界）温度范围内，奥氏体γ、铁素体α和石墨G共存。改变加热温度、保温时间和冷却速度，可获得不同数量和形态的铁素体、珠光体或其他奥氏体转变产物及残余奥氏体，从而可在很大范围内调节或改变球墨铸铁的基体组织和力学性能。两种化学成分球墨铸铁的共析转变临界温度列于表8-1。

表8-1　不同成分球墨铸铁的共析转变临界温度