影响石墨化程度的关键因素分析

由于铁的晶体结构与石墨的晶体结构差异很大，而铁与渗碳体的晶体结构要接近一些，所以普通铸铁在一般铸造条件下只能得到白口铸铁，而不易获得灰铸铁。因此，必须通过添加合金元素和改善铸造工艺等手段来促进铸铁石墨化，形成灰铸铁。

1.化学成分的影响

碳、硅、锰、硫、磷对石墨化有不同影响。其中碳、硅、磷是促进石墨化的元素，锰和硫是阻碍石墨化的元素。在生产实际中，调整碳和硅的含量是控制铸铁组织和性能的基本措施之一。在一般铸造条件下，铸铁中较高的碳含量是石墨化的必要条件，保证一定量的硅是石墨化的充分条件，碳与硅含量越高越易石墨化。若碳、硅含量过低，易出现白口，力学性能与铸造性能都较差；但如果碳、硅含量过高，将导致石墨数量多且粗大，基体内铁素体量多，力学性能下降。因此，一般灰铸铁中的碳、硅含量控制在下列范围：2.8%～3.5%C（质量分数），1.4%～2.7%Si（质量分数）。(www.xing528.com)

2.温度及冷却速度的影响

铸铁中碳石墨化过程除受化学成分影响外，还受铸造过程中铸件冷却速度影响。在成分上保证了碳与硅含量充要条件之后，若冷却速度过快，石墨化仍不可能充分进行甚至不能进行。这是因为无论第一还是第二阶段石墨化，碳元素的扩散条件变成了制约因素。在高温缓慢冷却的条件下，由于原子具有较高的扩散能力，通常按Fe-C相图进行，铸铁中的碳以游离态（石墨相）析出。当冷却速度较快时，由液态析出的是渗碳体而不是石墨。这是因为渗碳体的碳质量分数（6.69%）比石墨（100%）更接近合金的碳质量分数（2.5%～4.0%），因此，一般铸件冷却速度越慢，石墨化进行越充分；冷却速度快，碳原子很难扩散，石墨化进行困难。