一,鑄鐵的石墨化過程
鑄鐵中石墨的形成過程稱為石墨化過程.鑄鐵組織形成的基本過程就是鑄鐵中石墨的形成過程.因此,了解石墨化過程的條件與影響因素對掌握鑄鐵材料的組織與性能是十分重要的.
根據(jù)Fe－C合金雙重狀態(tài)圖,鑄鐵的石墨化過程可分為三個階段：
第一階段,即液相亞共晶結(jié)晶階段.包括,從過共晶成分的液相中直接結(jié)晶出一次石墨,從共晶成分的液相中結(jié)晶出奧氏體加石墨,由一次滲碳體和共晶滲碳體在高溫退火時分解形成的石墨.
中間階段,即共晶轉(zhuǎn)變亞共析轉(zhuǎn)變之間階段.包括從奧氏體中直接析出二次石墨和二次滲碳體在此溫度區(qū)間分解形成的石墨.
第二階段,即共析轉(zhuǎn)變階段.包括共折轉(zhuǎn)變時,形成的共析石墨和共析滲碳體退火時分解形成的石墨.
二、影響鑄鐵石墨化的因素
鑄鐵的組織取決于石墨化進行的程度,為了獲得所需要的組織,關鍵在于控制石墨化進行的程度.實踐證明,鑄鐵化學成分、鑄鐵結(jié)晶的冷卻速度及鐵水的過熱和靜置等諸多因素都影響石墨化和鑄鐵的顯微組織.
1.化學成分的影響
鑄鐵中常見的C,Si、Mn、P、S中,C,Si是強烈促進石墨化的元素,S是強烈阻礙石墨化的元素.實際上各元素對鑄鐵的石墨化能力的影響極為復雜.其影響與各元素本身的含量以及是否與其它元素發(fā)生作用有關 ,如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻礙石墨化,但若其含量極低（如B、Ce＜0.01％,T＜0.08％）時,它們又表現(xiàn)出有促進石墨化的作用.
2.冷卻速度的影響
一般來說,鑄件冷卻速度趨緩慢,就越有利于按照Fe-G穩(wěn)定系狀態(tài)圖進行結(jié)晶與轉(zhuǎn)變,充分進行石墨化；反之則有利于按照 Fe-Fe3C亞穩(wěn)定系狀態(tài)圖進行結(jié)晶與轉(zhuǎn)變,最終獲得 白口鐵.尤其是在共析階段的石墨化,由于溫度較低,冷卻速度增大,原子擴散困難,所以通常情況下,共析階段的石墨化難以充分進行.
鑄鐵的冷卻速度是一個綜合的因素,它與澆注溫度、傳型材料的導熱能力以及鑄件的壁厚等因素有關.而且通常這些因素對兩個階段的影響基本相同.
提高澆注溫度能夠延緩鑄件的冷卻速度,這樣既促進了第一階段的石墨化,也促進了第二階段的石墨化.因此,提高澆注溫度在一定程度上能使石墨粉化 ,也可增加共析轉(zhuǎn)變.
3.鑄鐵的過熱和高溫靜置的影響
在一定溫度范圍內(nèi),提高鐵水的過熱溫度,延長高溫靜置的時間,都會導致鑄鐵中的石墨基體組織的細化,使鑄鐵強度提高.進一步提高過熱度,鑄鐵的成核能力下降,因而使石墨形態(tài)變差,甚至出現(xiàn)自由滲聯(lián)體,使強度反而下降,因而存在一個‘臨界溫度’.臨界溫度的高低,主要取決于鐵水的化學成分及鑄件的冷卻速度．一般認為普通灰鑄鐵的臨界溫度約在1500一1550℃左右,所以總希望出鐵溫度高些.