基本元素在等温转变中的行为分析

（一） 碳

碳有稳定奥氏体、阻碍贝氏体转变的作用，并改变上贝氏体的下限温度，也就是碳把其下限温度降低。碳对残余奥氏体的稳定性具有决定性的影响。而残余奥氏体的数量及其含碳量除了对抗拉强度和韧度有影响外，还影响着工件的加工硬化程度、抗应变马氏体转变的能力及低温组织的稳定性等。此外，碳是石墨化形成元素，球墨铸铁中含碳量高，可阻碍渗碳体的析出；增加凝固时的液态膨胀量，可减少因凝固收缩造成的缩孔、缩松倾向，因而能改善铸造性能、提高铸件的健全度。一般含碳量为w（C）=3．6%～3．8%。

（二） 硅

硅不仅能提高共析温度，而且还加宽了共析转变的温度范围，缩短了珠光体和贝氏体转变的孕育期，因而降低了淬透性，并且使转变终了时间延迟。这是由于硅能降低碳在奥氏体中的溶解度，降低过冷奥氏体的稳定性，加速相变，因而缩短了孕育期。贝氏体球墨铸铁的性能随着含硅量的增加而提高，特别是当原来的含硅量较低时，效果更显著。这是因为随着含硅量的增加，石墨球径变小，铁素体量增加；且硅促进贝氏体转变，形成细针状贝氏体，从而提高了球墨铸铁的力学性能。当含硅量w（C）＞2%时，将明显地延缓第二阶段的转变，因而可得到高韧度的铁素体和呈稳定的奥氏体基体组织。把含硅量由w（Si）=2．5%提高到w（Si）=3．1%时，第二阶段的转变开始可由70min延缓至4．5h。显然，含硅量对于控制奥氏体等温转变动力学至关重要。

把含硅量增加w（Si）=3．2%时，对于拓宽贝氏体球墨铸铁的热处理工艺范围具有明显的作用。虽然含硅量高会使普通球墨铸铁的塑性—脆性冲击转变温度增高。但是，在等温淬火的贝氏体球墨铸铁中至今尚未发现这种情况。总的来说，在等温淬火的贝氏体球墨铸铁中含有更高的硅量可以改善韧度和具有较宽的热处理工艺范围。硅的最大优点就是硅在贝氏体转变中抑制碳化物的析出，使针状铁素体的形核与长大过程并不伴随有碳化物的析出。

一般在等温淬火球墨铸铁中的含硅量比铁素体—珠光体型球墨铸铁的含硅量要高，通常是w（Si）=2．5%～3．0%。

（三） 锰

锰扩大奥氏体区，降低过冷奥氏体的分解速度，提高奥氏体的稳定性，并使C曲线右移，显著提高淬透性。锰还使高温相变区和中温相变区分离，并使上、下贝氏体相变区域明显分开。锰还显著降低马氏体点（Ms）。锰有抑制下贝氏体形成的作用。锰降低贝氏体球墨铸铁的塑性，同时强度也有所降低。锰对贝氏体球墨铸铁力学性能的不良影响是由于它在基体中分布不均匀所造成的。锰在共晶凝固时呈正偏析，因此，在350～400℃进行等温转变时，在共晶团周界上会出现马氏体—奥氏体混合组织。这种组织将明显恶化基体的塑性，同时也使强度降低。但是，在含锰量w（Mn）≤0．3%时，几乎不影响基体的塑性和韧度。表11-3是锰对贝氏体球墨铸铁冲击韧度的影响。锰还可以使残余奥氏体数量达到很高的数值。例如，含w（Mn）=1．23%能使残余奥氏体量达到40%以上，但此时伸长率则不超过2．5%。(www.xing528.com)

锰可以延缓第一阶段和第二阶段转变的开始，但它也延缓第一阶段转变的结束，缩小热处理工艺范围。在采用高温奥氏体化和高温奥氏体等温转变时，锰的这种不利作用特别明显。图11-4是锰对C曲线的影响，当含锰w（Mn）=0．35%增加至含锰w（Mn）=0．75%时，C曲线明显右移（见图11-4）。

表11-3　含锰量对等温淬火球墨铸铁冲击韧度的影响

图11-4　锰对C曲线的影响

A—奥氏体；F—铁素体；P—珠光体；G—石墨；B—贝氏体

锰对等温淬火球墨铸铁的韧度有明显的影响 （见表11-3），含锰量w（Mn）=0．07%增加至w（Mn）=0．74%时，冲击韧度值下降了1倍。为此，对于等温淬火球墨铸铁，其含锰量w（Mn）≤0．3%。