石墨球的畸变问题：从球状到片状的转变机制探析

关于石墨畸变，有人认为，是由于球化元素不足而导致中间状态石墨出现；有人认为，由于不能形成完整的奥氏体壳，造成石墨球各方面生长速度不一致，破坏了原来的球形；还有人认为，共晶阶段长时间的停留导致已形成奥氏体壳的瓦解是石墨畸变的原因。

采用扫描电子显微镜开展对铸铁石墨形态的研究，深入观察到各种石墨形态的细节，深入研究诸如关于厚大断面球铁中碎块形石墨的产生与防止，以及蠕墨铸铁中蠕虫状石墨形成的条件等问题，不仅对研究石墨球化的机理来说具有理论价值，而且也能解决生产上的迫切要求。

事实上，从球状石墨到片状石墨之间存在着许多过渡形的石墨形态，例如，在球状石墨与蠕虫状石墨之间有团片形石墨，在蠕虫状石墨与片形石墨之间有珊瑚状石墨等。这些石墨的形成一方面与残余镁量有关；另一方面也与其冷却速度有关。此外，还可能与原生铁的纯净度有关（其中包括气体含量如氢、氮、氧等）。关于从球状石墨到片状石墨之间的各种形态石墨，均可由球状石墨在铁液未凝固之间转变而成，因而也可把这些石墨形态的变化称作石墨球的畸变。另外，当掌握了这些石墨形态的形成规律后，也可人为地制作特定石墨形态的铸铁，例如，蠕虫状石墨铸铁就是如此。(www.xing528.com)

但是，关于球状石墨的畸变问题，还远没有解决。例如，关于珊瑚形石墨的形成，其示意图见图15-4。关于它的形成作了这样的解释：当铁液中含有O、S和某些干扰元素时，它们会吸附在石墨的棱面 （1010）的旋转台阶上。这样，就会引起棱面上的铁液—石墨界面能降低，因而导致呈片状石墨长大。当铁液中因附加球化剂而没有这些元素（O、S等）存在时，则棱面具有更高的界面能，则石墨长大主要发生在基面 （0001）上进行，因而形成球状石墨。由图15-4可以看出，当vB （沿基面的生长速度）＞vP （沿棱面的生长速度）时，则形成球状石墨；当vB＜vP时，则形成片状石墨；当vB≈vP 时，则形成珊瑚形石墨。问题是，这种粗略的、定性解释不足以说明各种过渡态石墨的具体形成原因。例如，vB、vP值究竟是多少？对于各种过渡形石墨来说，是否均是vB≈vP？

图15-4　球状石墨、珊瑚形石墨和片状石墨的长大方向及长大速度的示意图