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影響鑄鐵石墨化程度的主要因素

2016年09月08日09:03 青島豐東熱處理

由于鐵的晶體結(jié)構(gòu)與石墨的晶體結(jié)構(gòu)差異很大,而鐵與滲碳體的晶體結(jié)構(gòu)要接近一些,所以普通鑄鐵在一般鑄造條件下只能得到白口鑄鐵,而不易獲得灰鑄鐵。因此,必須通過添加合金元素和改善鑄造工藝等手段來促進(jìn)鑄鐵石墨化,形成灰鑄鐵。

1.化學(xué)成分的影響

碳、硅、錳、硫、磷對石墨化有不同影響。其中碳、硅、磷是促進(jìn)石墨化的元素,錳和硫是阻礙石墨化的元素。在生產(chǎn)實際中,調(diào)整碳和硅的含量是控制鑄鐵組織和性能的基本措施之一。在一般鑄造條件下,鑄鐵中較高的碳含量是石墨化的必要條件,保證一定量的硅是石墨化的充分條件,碳與硅含量越高越易石墨化。若碳、硅含量過低,易出現(xiàn)白口,力學(xué)性能與鑄造性能都較差;但如果碳、硅含量過高,將導(dǎo)致石墨數(shù)量多且粗大,基體內(nèi)鐵素體量多,力學(xué)性能下降。因此,一般灰鑄鐵中的碳、硅含量控制在下列范圍:2.8%~3.5%C(質(zhì)量分?jǐn)?shù)),1.4%~2.7% Si(質(zhì)量分?jǐn)?shù))。

2.溫度及冷卻速度的影響

鑄鐵中碳石墨化過程除受化學(xué)成分影響外,還受鑄造過程中鑄件冷卻速度影響。在成分上保證了碳與硅含量充要條件之后,若冷卻速度過快,石墨化仍不可能充分進(jìn)行甚至不能進(jìn)行。這是因為無論第一還是第二階段石墨化,碳元素的擴散條件變成了制約因素。在高溫緩慢冷卻的條件下,由于原子具有較高的擴散能力,通常按Fe-C相圖進(jìn)行,鑄鐵中的碳以游離態(tài)(石墨相)析出。當(dāng)冷卻速度較快時,由液態(tài)析出的是滲碳體而不是石墨。這是因為滲碳體的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(6.69%)比石墨( 100%)更接近合金的碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)(2.5%~4.0%),因此,一般鑄件冷卻速度越慢,石墨化進(jìn)行越充分;冷卻速度快,碳原子很難擴散,石墨化進(jìn)行困難。

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