加热过程中的组织变化：探析15.2.3

铸铁的铸态组织主要有铁素体+石墨、铁素体+珠光体+石墨、珠光体+石墨三种，加热时铸铁组织的转变情况可归纳为三个方面。

1）在临界温度（Ac₁下限）以下加热时，共析渗碳体开始球化和石墨法，加热速度越慢，球化和石墨化进行得越强烈；加热温度提高，共析渗碳体的分解速度增加，珠光体的数量减少。铸铁中的硅是石墨化元素，可促进石墨化过程的进行，而锰、磷、铬等是稳定碳化物的元素，对石墨化过程有抑制作用，有利于珠光体的粒化。

图15-2 Fe-C-Si三元稳定系相图

表15-8 各种铸铁临界温度范围

表15-9 化学成分（质量分数）对共析转变温度范围的影响

图15-3 硅对临界温度的影响

注：图中各元素的成分为质量分数（%）为C3.8、Mn0.62、P0.08、Si0.033、Mg0.041、RE0.035。

图15-4 锰对临界温度的影响

注：图中各元素的成分为质量分数（%）为C3.86、Si2.66、P0.073、S0.036、Mg0.05、RE0.04。(www.xing528.com)

图15-5 Cu-Mo合金球墨铸铁奥氏体 等温转变动力学曲线

A—奥氏体 B—贝氏体 C—渗碳体 F—铁素体 P—珠光体 G—石墨 Ms—马氏体转变起始温度

注：图中的百分数为转变产物的体积分数，其试件的化学成分（质量分数）为：C3.95%、

Si2.6%、Mn0.71%、Mo0.41%、Cu0.92%、

S0.018%、P0.08%；

原始状态：铸态 奥氏体化810℃×30min；

加热冷却速度2～3℃/min加热时共析转；

变临界温度：下限Ac^s₁770℃上限Ac^z₁880℃；

冷却时共析转变临界温度：下限Ar^z₁670℃。

2）在临界温度范围内加热时，当加热温度超过临界温度Ac₁下限时，即开始铁素体向奥氏体转变的相变过程。在临界温度范围内，铁素体、奥氏体、石墨（稳定系）或渗碳体（准稳定系）三相共存。随着加热温度的升高，奥氏体的数量逐渐增加，而铁素体数量相应减少，直至加热到Ac₁上限温度，铁素体完全消失。铸铁中奥氏体的形成过程符合一般的相变规律，即形核和长大。

3）当加热温度超过临界温度Ac₁上限时，铁素体和珠光体完全奥氏体化，铸铁原始组织中存在的自由（一次）渗碳体分解为奥氏体和石墨，即高温石墨化。随加热温度升高，石墨化过程加速，石墨表层一部分碳将溶入奥氏体中，使奥氏体中碳含量增加（沿相图中的ES线变化）；同时，升高温度导致奥氏体晶粒长大和石墨的聚集。铸铁中的合金元素碳、硅、铜、铝、镍等促进石墨化过程，可加速渗碳体分解。而铬、钼、钒、硫等稳定碳化物的元素，则降低渗碳体的分解速度。