铸铁中的元素如何能够促进石墨化？何为石墨化？

Happiness

铸铁中的元素如何能够促进石墨化？何为石墨化？

meri

一，铸铁的石墨化过程
$ n9 [. {9 k/ T" y    铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形应的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。
  ~0 c1 j" I; g; B6 w& R. e    根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为三个阶段：    第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段。包括，从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨和共晶成分的液相结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共 晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。
$ }' V( B2 }5 p. Z0 |中间阶段，即共晶转变亚共折转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。
3 \0 y1 @8 b1 V: n# u$ f  第二阶段，即共折转变阶段。包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨。
& k- E; P; M' Q2 }1 I" s* w/ q
: ~( S% ~8 ]9 C5 O& _* W( a二、影响铸铁石墨化的因素
    铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的组织，关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明，铸铁化学成分、铸铁结晶的的冷却速度及铁水的过热和 静置等诗多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。
( G- ?! U3 l2 U" _1.化学成分的影响  
; x/ {' `) e& e9 C4 Z4 [    各元素对待铁石墨化的影响可定性地列于表中。各元素对石墨形状、分布的影响定性地列于表中。
  由表可见，铁中常见的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是强烈促进石墨化的元素，S是强烈阻碍石墨化的元素。实际上各元素对铸铁的石墨化能力的影响极为复杂。其影响与各元素本身的含量以及是否与其它元素发生作用有关 ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化，但若其含量极低（如B、Ce＜0.01％，T＜0.08％）时，它们又表现出有促进石墨化的作用。
2.冷却速度的影响
/ Q9 u# N, S: Y' ?4 e% L   一般来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变，充分进行石墨化；反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变，最终获得 白口铁。尤其是在共析阶段的石墨化，由于温度较低，冷却速度增大，原子扩散困难，所以通常情况下，共折阶段的石墨化难以充分进行    铸铁的冷却速度是一个综合的因素，它与浇注温度、传型材料的导热能力以及铸件的壁厚等因素有关。而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同。
提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度，这样既促进了第一阶段的石墨化，也促进了第二阶段的石墨化。因此，提高浇注温度在一定程度上能使石墨粉化 ，也可增加共析转变。
3.铸铁的过热和高温静置的影响;
( |$ q8 o  _  j    在一定温度范围内，提高铁水的过热温度，延长高温静置的时间，都会导致铸铁中的石墨基作组织的细化，使铸铁强度提高。进一步提高过热度，铸铁的成核能力下降，因而使石墨形态变差，甚至出现自由渗联体，使强度反而下降，因而存在一个‘临界温度’。临界温度的高低，主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速 度一般认为普通灰铸铁的临界温度约在1500一1550℃左右，所以总希望出铁温度高些。

lcshjsb

铸铁组织中石墨的形成过程称为石墨化过程。可分为两个阶段：第一阶段，从过共晶的铁液中直接析出的初生（一次）石墨、在共晶转变过程中形成的共晶石墨及奥氏体冷却析出的二次石墨；第二阶段，共析转变过程中形成的共析石墨。

mideas

工业上常用铸铁的成分范围：2.5~4.0%C，1.0~3.0%Si，0.5~1.4%Mn，0.01~0.20%S。除此之外，还含有Cr，Mo，V，Cu，Al等元素。
灰口铁的组织特点是具有片状的石墨，其基体组织分为三种类型：铁素体、珠光体、铁素体+珠光体。
! p7 R1 k! E6 l; H* Y通常，C和Si能有效地促进石墨化的元素。为了保证铸铁在浇铸能够得到灰口，且不至于得到过多和粗大的石墨片，通常将铸铁的成分控制在2.5~4.0%C及1~2.5%Si。
铸铁中Al、Cu、Ni、Co等元素也会促进石墨化。S、Mn、Cr、W、Mo、V等碳化物形成元素则阻止石墨化。S不仅强烈的阻止石墨化，还可以降低铸铁的机械性能和流动性。一般控制在0.1~0.15%以下。Mn虽然可以阻止石墨化，但是他可以与S生成MnS，其含量0.5~1.4%。
灰口铁可以看作是钢的基体与片状石墨的夹杂。因此石墨片越少，越细，越均匀，铸铁的机械性能越高。铸铁中石墨片的含量与含C和Si量有关，尤其是C。但含C和Si量低会增加铸铁的白口倾向，形成白口或麻口组织。
通常为了提高铸铁机械性能，可采取“孕育处理”即浇铸前在铁水里加少量“孕育剂”。这样在铸铁的凝固过程中产生大量人工晶核，以促进石墨的形核和结晶。不仅可以防止白口，而且还可以使石墨片的结晶显著细化。
最常用的孕育剂为硅铁和硅钙合金，加入量一般为铁水总重的0.4%左右。经孕育处理后的铸铁，不仅其强度有很大提高，而且塑形和韧性也有所提高。