片状石墨形态的分类、特征、形成条件与其对灰铁性能影...

老翻砂匠

  （张百堂）根据GB/T7216-2009标准，灰铁中石墨形态分为六类，分别为A、B、C、D、E、F。该标准对其形态做了具体的说明，是各自相互区分的特征：A-片状石墨呈无方向性均匀分布；B-片状及细小卷曲的片状石墨聚集成菊花状分布；C-初生的粗大直片状石墨；D-细小卷曲的片状石墨在枝晶间呈无方向性分布；E-片状石墨在枝晶二次分枝间呈方向性分布；F-初生的星状（或蜘蛛状）石墨。而要生产优质灰铸铁件，就应使其基体组织不仅全部为珠光体，珠光体也应细小而均匀；而且石墨为A型，石墨片需均匀分布于金属基体中；同时尽可能地使组织中的B型石墨和D型石墨减至最少，不应该有C型石墨和E型石墨，也不应该存在F型石墨。为此，必须了解各种石墨形态的形成条件。

    那么，上述六种石墨形态在灰铸铁件中是如何形成的呢？通过查阅资料并结合工作经验认为，如果具备了下面描述的条件，那么其形成对应石墨形态的概率就相当地高，具体条件如下。

    A型石墨是在铸铁的石墨生核能力较强、冷却速率较低、在过冷度很小的条件下发生共晶转变时形成的。它要求原铁液要有足够的碳当量、硫含量以及适宜的孕育量，在没有激冷或者壁厚太小，同时孕育后在尽量短的时间内完成浇注的条件下，铸件最容易形成A型石墨。此时，如果成品的碳当量与4.26%的比值等于或者近似等于0.9，那么将得到最好的石墨形态。

    B型石墨的生核条件比A型石墨差，共晶转变时的过冷度也比形成A型石墨时大，结晶时先在共晶团中心部位产生过冷石墨（D型），释放的结晶潜热使周边的过冷度降低形成A型石墨，结果出现菊花状片状石墨。

    C型石墨主要出现于碳当量很高（过共晶成分）、冷却缓慢的铸铁中。过共晶铁液冷却时，通过液相线后，在一定的过冷度下析出初生石墨，并在液相中逐渐长大。由于结晶温度较高，石墨片的长大时间较长，从而形成分枝较少的粗大片状石墨。温度降低到共晶温度时，发生正常的共晶转变，这时产生的石墨是正常的共晶石墨（也就是A型石墨），最终的结果是在粗大的石墨片之间分布有正常的共晶石墨。因此，C型石墨是由粗大、块状石墨和A型石墨构成的。另外，碳当量虽然不是太高，但是浇注温度高，冷却速度慢且孕育过量时也会产生这种石墨。

    D型石墨是铸铁的碳当量较低、冷却速率较高，在过冷度较大、初生奥氏体枝状晶发达的条件下在奥氏体枝晶间形成的，石墨片细小且无方向性。D型石墨常见于碳当量较低的薄壁灰铸铁件中，也称为“过冷石墨”或“枝晶间石墨”。

    E型石墨是在碳当量较低、冷却速率也较低的条件下形成的。由于初生奥氏体枝状晶较多、发生共晶转变时过冷度不大、石墨核心不太多、共晶团较大，形成的石墨片大于D型石墨。因冷却比较缓慢，奥氏体枝状晶发达，发生共晶转变时液相主要在初生奥氏体枝状晶之间，形成的石墨片沿枝状晶方向生长，具有一定的方向性。出现E型石墨的铸铁，如果冷却速率较高，也会形成D型石墨。

    F型石墨实质上也是过共晶石墨，是高碳铁水，较大过冷条件下形成的。与C型石墨在成分条件上有相近的地方，其特点是在大块石墨(也叫星形石墨)上分布着许多小的石墨片。大块石墨可以认为是相当于C型石墨中的初生石墨，而小片状石墨在其上生长。

    这种各异的片状石墨形态对灰铁性能有什么样的影响呢？对于A型石墨，像汽车用缸体缸盖、刹车毂以及压缩机等包括国外产品在内的高品质的结构铸件，都希望其具有多数的中等长度的A型石墨，这个几乎成了共识。而B型石墨为量不多时，其对铸铁的性能影响不大，一般情况下可允许其存在。C型石墨因其自身特点，可使铸铁的热导率提高，改善其抗热冲击的能力，但对铸铁的力学性能影响较大，一般结构的铸件都不希望有这种石墨。D型石墨，若基体组织为珠光体，则铸铁的耐磨性较好，且机械加工后能得到较细的表面粗糙度，因此在普通耐磨铸件中是希望得到的。E型石墨的形态过于排列规则，对铸铁力学性能的影响较大，所以力求避免其产生。F型星状石墨对机体的割裂同样比较明显，也是不希望的，这种石墨因其形成条件的原因较为少见。

    然而上述形式的片状石墨无一是孤立存在的，往往有两种或两种以上的形态交互存在，为获得满意的形状，需要每一位工作者在生产中不断地摸索与总结。

foundry1986

基础知识的普及，谢谢！

lionwww

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老翻砂匠

lionwww 发表于 2015-9-13 00:02
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仅科普而已～

zzw.0127021

很好理解的资料

青海刘连琪

Ti作用成为D型石墨还原性灰铸铁，具有完全铁素体基体，高强度，一定的塑韧性，还可以的加工性能——这是碳（氮）化钛颗粒增强的高性能铁素体基体灰铸铁！很好的耐磨性能——机理类似有色轴承合金。而且不像珠光体那样易受腐蚀。