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鑄造詞匯——灰鑄鐵（tiě）
本（běn）文導讀：
灰鑄鐵基本上是由鐵、碳和矽組成的共晶型合（hé）金，其中，碳主要以石墨的形態存在。生產優質鑄件，控製鑄（zhù）鐵凝（níng）固時形成的石（shí）墨的形態和基體金屬組織是至關（guān）重要的。孕（yùn）育處理（lǐ）是（shì）生產工藝中最重要的環（huán）節之一。良好的孕育處理可使灰鑄鐵具有（yǒu）符合要（yào）求的顯微（wēi）組織，從而保證鑄件的力學性能和加工性能。
在液態鑄鐵中加入（rù）孕育劑，可以形成大量亞顯微核心，促使共晶團在液相中生成。接近共晶凝固溫度時，生核處首先形成細（xì）小的石墨（mò）片，並由此成長為（wéi）共晶團。每一（yī）個共晶團的形成，都會（huì）向周圍的（de）液（yè）相釋放少量的（de）熱（rè），形成的共晶團越多，鑄鐵的凝固速率就越低。凝固速率的降低，就有助（zhù）於按鐵－石墨穩定係統凝固，而且能得到A型石墨組織。
一 孕育（yù）處理的作（zuò）用
灰鑄鐵的（de）力學性能在很大程度上（shàng）取決於其顯微組織。未經孕育處理（lǐ）的灰鑄鐵，顯（xiǎn）微組織不穩定、力學性能低下、鑄件的薄壁處易出現（xiàn）白口。為（wéi）保證鑄件品質的一致性，孕育處理是必不可少的。
鑄鐵孕育（yù）處理所（suǒ）用的孕（yùn）育劑，加入量很（hěn）少，對鑄鐵的化學成分影響（xiǎng）甚（shèn）小（xiǎo），對其（qí）顯微組織（zhī）的（de）影響（xiǎng）卻很大，因而能改善灰鑄鐵的力學性能，對其物理（lǐ）性能也有明顯的影響。良好的孕育處理有以下作用：
◆消除或減輕白口傾向；
◆ 避免出（chū）現過冷組織；
◆減輕鑄鐵件的壁厚敏（mǐn）感性，使鑄件薄、厚截麵處顯微組織的差別小（xiǎo），硬度差別（bié）也小；
◆有利於共晶團生核，使共晶團數增多（duō）；
◆使鑄鐵中石墨（mò）的形態主要是細小而且均勻分布的A型石墨，從而改（gǎi）善鑄鐵的力學性能。孕育良好（hǎo）的鑄（zhù）鐵流動性較好（hǎo），鑄件的收縮減少、加工性能（néng）改善（shàn）、殘留應力減少。
二．灰鑄鐵的顯微組織
灰鑄鐵的力學性能決定於其基體組織和片狀石墨的分布狀況（kuàng）。灰鑄鐵的力（lì）學性能主要取決於其基體組織，為了得到高強度，希望基體組織（zhī）以（yǐ）珠光體為主（zhǔ）、盡量減少鐵素體含量。如（rú）果鐵素體量（liàng）過多（duō），不（bú）僅導致鑄鐵的強度低，而且加工時會使刀具過熱（rè），顯（xiǎn）著降低刀具的壽命。與（yǔ）球墨鑄鐵（tiě）不同，對灰鑄鐵不可能（néng）有（yǒu）延性和韌性的要求（qiú），隻要（yào）求其強度，所以一般都以珠光體含量高為好。
灰鑄鐵中（zhōng）的石墨（mò）片，有切（qiē）割金（jīn）屬基（jī）體、破壞其連續性、使（shǐ）其強度降低（dī）的作用。從強度考慮，應避免產生長而薄（báo）的石墨片和（hé）粗大的石（shí）墨片，具明顯（xiǎn）方向性的石墨片影響尤大。控製石（shí）墨（mò）片的分布狀況，是保證灰鑄鐵性能的關鍵。
A型石墨是在鑄鐵（tiě）的石墨生核能力（lì）較強、冷卻速率較低、在過（guò）冷度很小的（de）條（tiáo）件下發生共晶轉變（biàn）時形成（chéng）的。在光學顯微鏡下觀察時，石墨呈均勻（yún）分布的彎曲片狀，無方向性，其長度則因鑄鐵的生核條件和冷卻速（sù）率而不同（tóng）。高（gāo）品質的（de）結（jié）構鑄件，都希望其具有（yǒu）中等長度的A型石墨。
B型石墨在光學顯微鏡下呈菊（jú）花狀，共晶團中心部位石墨片比較細小，外圍的石墨片較粗（cū）大。實際上，中心部位是D型石墨，外圍是A型石墨。B型石墨的生核條件（jiàn）比A型石墨差，共（gòng）晶轉變時的過冷（lěng）度也比形成A型石（shí）墨時大，結晶時先在共晶團中心部（bù）位產生過冷石墨（D型），釋放的結（jié）晶潛熱使周邊的過冷（lěng）度降低、形成A型石墨。如B型石墨為量不多，對鑄鐵的性能影響不大，一般（bān）情況下（xià）可允許其存在。
C型石墨主（zhǔ）要出現於碳當量很高（過共晶）、冷卻緩慢的鑄鐵中，有粗大片狀初生石墨，也有小片狀石墨，有時部分石墨片上有帶尖角的塊（kuài）狀（zhuàng）。過共晶鐵液冷卻時，通過液相線後，在一定的過冷度下析出初生石墨，並（bìng）在液相中（zhōng）逐（zhú）漸（jiàn）長大。由於結晶溫度較高，成長時間較長，形成分枝較少的粗大片（piàn）狀。溫度降（jiàng）低到共晶溫度時，發生正常（cháng）的（de）共晶（jīng）轉（zhuǎn）變，這時產生的石墨是（shì）正常的共晶石墨（A型石墨），最終的結果是在粗大的石墨片之間分（fèn）布有正常的共晶石墨。因此，C型石墨是由粗大、塊（kuài）狀石墨和A型石墨構成的。C型石墨（mò）可使鑄鐵的熱導（dǎo）率提高，改善其抗熱衝（chōng）擊（jī）的能力（lì），但對鑄鐵的力學性能影響較（jiào）大，一般的結構鑄（zhù）件不應有這種石墨。
亞共晶鑄鐵中，偶爾也能見到這種石墨。如：用感應電爐熔（róng）煉而爐料中生鐵塊（kuài）用量過多時，由於原生鐵遺傳的（de）影響，就可能出現帶尖角的塊狀（zhuàng）石墨（mò）；孕育劑加入量過大，造成局（jú）部矽元素富集，也會產生這種石墨。
D型石墨是鑄鐵的碳當量較低、冷卻速率較高，在過冷度較大、初生（shēng）奧氏體枝狀晶（jīng）發達的條件下在（zài）奧氏體枝（zhī）晶間形（xíng）成的，石（shí）墨片細小而無方向性。D型石墨（mò）常見於碳當量較低的薄壁灰鑄鐵件中，也稱為（wéi）‘過冷石墨’或‘枝晶間石墨’。在不加（jiā）合金元素時，D型石墨往往伴隨有鐵索體。如基體組織為珠光體，則鑄鐵（tiě）的耐磨性較好，且機械加工後能得到較細的表麵粗糙度。
E型石墨是在（zài）碳當量較（jiào）低、冷卻速率也較低（dī）的條件下（xià）形成的。由於（yú）初生奧氏體枝狀晶較多、發生共晶轉變時過冷（lěng）度不大、石墨核心不太多、共晶團較大，形成的石墨片大於D型石墨。由（yóu）於冷卻比較（jiào）緩慢，奧（ào）氏體枝狀晶發達，發生共晶轉變時液相主要在（zài）初生奧氏體（tǐ）枝（zhī）狀晶之間，形成的石墨片沿（yán）枝狀（zhuàng）晶方向生長，具有一定的方向性，對鑄鐵（tiě）力學性能的影響較大，要力求（qiú）避免其產生。
可能出現E型石墨（mò）的鑄（zhù）鐵，如（rú）冷卻速率較高，也會形成（chéng）D型石墨。因此，在高強度薄壁鑄鐵件中往往會同時見（jiàn）到D型石墨和E型石墨。
生產優質（zhì）灰鑄鐵（tiě）件，應使其基體組織全部為（wéi）珠光（guāng）體，石墨為A型，而且石墨片要均勻分（fèn）布於金屬基（jī）體（tǐ）中，珠光體也應細小而均勻。要（yào）盡可能的地使組織中的B型（xíng）石墨和D型石墨減（jiǎn）至最少，不應該有C型石（shí）墨和E型石（shí）墨（mò）。為此，必須進行有效的孕育處理並控製鑄件（jiàn）的冷卻速率。
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在液態鑄鐵中加入（rù）孕育劑，可以形成大量亞顯微核心，促使共晶團在液相中生成。接近共晶凝固溫度時，生核處首先形成細（xì）小的石墨（mò）片，並由此成長為（wéi）共晶團。每一（yī）個共晶團的形成，都會（huì）向周圍的（de）液（yè）相釋放少量的（de）熱（rè），形成的共晶團越多，鑄鐵的凝固速率就越低。凝固速率的降低，就有助（zhù）於按鐵－石墨穩定係統凝固，而且能得到A型石墨組織。
一 孕育（yù）處理的作（zuò）用
灰鑄鐵的（de）力學性能在很大程度上（shàng）取決於其顯微組織。未經孕育處理（lǐ）的灰鑄鐵，顯（xiǎn）微組織不穩定、力學性能低下、鑄件的薄壁處易出現（xiàn）白口。為（wéi）保證鑄件品質的一致性，孕育處理是必不可少的。
鑄鐵孕育（yù）處理所（suǒ）用的孕（yùn）育劑，加入量很（hěn）少，對鑄鐵的化學成分影響（xiǎng）甚（shèn）小（xiǎo），對其（qí）顯微組織（zhī）的（de）影響（xiǎng）卻很大，因而能改善灰鑄鐵的力學性能，對其物理（lǐ）性能也有明顯的影響。良好的孕育處理有以下作用：
◆消除或減輕白口傾向；
◆ 避免出（chū）現過冷組織；
◆減輕鑄鐵件的壁厚敏（mǐn）感性，使鑄件薄、厚截麵處顯微組織的差別小（xiǎo），硬度差別（bié）也小；
◆有利於共晶團生核，使共晶團數增多（duō）；
◆使鑄鐵中石墨（mò）的形態主要是細小而且均勻分布的A型石墨，從而改（gǎi）善鑄鐵的力學性能。孕育良好（hǎo）的鑄（zhù）鐵流動性較好（hǎo），鑄件的收縮減少、加工性能（néng）改善（shàn）、殘留應力減少。
二．灰鑄鐵的顯微組織
灰鑄鐵的力學性能決定於其基體組織和片狀石墨的分布狀況（kuàng）。灰鑄鐵的力（lì）學性能主要取決於其基體組織，為了得到高強度，希望基體組織（zhī）以（yǐ）珠光體為主（zhǔ）、盡量減少鐵素體含量。如（rú）果鐵素體量（liàng）過多（duō），不（bú）僅導致鑄鐵的強度低，而且加工時會使刀具過熱（rè），顯（xiǎn）著降低刀具的壽命。與（yǔ）球墨鑄鐵（tiě）不同，對灰鑄鐵不可能（néng）有（yǒu）延性和韌性的要求（qiú），隻要（yào）求其強度，所以一般都以珠光體含量高為好。
灰鑄鐵中（zhōng）的石墨（mò）片，有切（qiē）割金（jīn）屬基（jī）體、破壞其連續性、使（shǐ）其強度降低（dī）的作用。從強度考慮，應避免產生長而薄（báo）的石墨片和（hé）粗大的石（shí）墨片，具明顯（xiǎn）方向性的石墨片影響尤大。控製石（shí）墨（mò）片的分布狀況，是保證灰鑄鐵性能的關鍵。
A型石墨是在鑄鐵（tiě）的石墨生核能力（lì）較強、冷卻速率較低、在過（guò）冷度很小的（de）條（tiáo）件下發生共晶轉變（biàn）時形成（chéng）的。在光學顯微鏡下觀察時，石墨呈均勻（yún）分布的彎曲片狀，無方向性，其長度則因鑄鐵的生核條件和冷卻速（sù）率而不同（tóng）。高（gāo）品質的（de）結（jié）構鑄件，都希望其具有（yǒu）中等長度的A型石墨。
B型石墨在光學顯微鏡下呈菊（jú）花狀，共晶團中心部位石墨片比較細小，外圍的石墨片較粗（cū）大。實際上，中心部位是D型石墨，外圍是A型石墨。B型石墨的生核條件（jiàn）比A型石墨差，共（gòng）晶轉變時的過冷（lěng）度也比形成A型石（shí）墨時大，結晶時先在共晶團中心部（bù）位產生過冷石墨（D型），釋放的結（jié）晶潛熱使周邊的過冷（lěng）度降低、形成A型石墨。如B型石墨為量不多，對鑄鐵的性能影響不大，一般（bān）情況下（xià）可允許其存在。
C型石墨主（zhǔ）要出現於碳當量很高（過共晶）、冷卻緩慢的鑄鐵中，有粗大片狀初生石墨，也有小片狀石墨，有時部分石墨片上有帶尖角的塊（kuài）狀（zhuàng）。過共晶鐵液冷卻時，通過液相線後，在一定的過冷度下析出初生石墨，並（bìng）在液相中（zhōng）逐（zhú）漸（jiàn）長大。由於結晶溫度較高，成長時間較長，形成分枝較少的粗大片（piàn）狀。溫度降（jiàng）低到共晶溫度時，發生正常（cháng）的（de）共晶（jīng）轉（zhuǎn）變，這時產生的石墨是（shì）正常的共晶石墨（A型石墨），最終的結果是在粗大的石墨片之間分（fèn）布有正常的共晶石墨。因此，C型石墨是由粗大、塊（kuài）狀石墨和A型石墨構成的。C型石墨（mò）可使鑄鐵的熱導（dǎo）率提高，改善其抗熱衝（chōng）擊（jī）的能力（lì），但對鑄鐵的力學性能影響較（jiào）大，一般的結構鑄（zhù）件不應有這種石墨。
亞共晶鑄鐵中，偶爾也能見到這種石墨。如：用感應電爐熔（róng）煉而爐料中生鐵塊（kuài）用量過多時，由於原生鐵遺傳的（de）影響，就可能出現帶尖角的塊狀（zhuàng）石墨（mò）；孕育劑加入量過大，造成局（jú）部矽元素富集，也會產生這種石墨。
D型石墨是鑄鐵的碳當量較低、冷卻速率較高，在過冷度較大、初生（shēng）奧氏體枝狀晶（jīng）發達的條件下在（zài）奧氏體枝（zhī）晶間形（xíng）成的，石（shí）墨片細小而無方向性。D型石墨（mò）常見於碳當量較低的薄壁灰鑄鐵件中，也稱為（wéi）‘過冷石墨’或‘枝晶間石墨’。在不加（jiā）合金元素時，D型石墨往往伴隨有鐵索體。如基體組織為珠光體，則鑄鐵（tiě）的耐磨性較好，且機械加工後能得到較細的表麵粗糙度。
E型石墨是在（zài）碳當量較（jiào）低、冷卻速率也較低（dī）的條件下（xià）形成的。由於（yú）初生奧氏體枝狀晶較多、發生共晶轉變時過冷（lěng）度不大、石墨核心不太多、共晶團較大，形成的石墨片大於D型石墨。由（yóu）於冷卻比較（jiào）緩慢，奧（ào）氏體枝狀晶發達，發生共晶轉變時液相主要在（zài）初生奧氏體（tǐ）枝（zhī）狀晶之間，形成的石墨片沿（yán）枝狀（zhuàng）晶方向生長，具有一定的方向性，對鑄鐵（tiě）力學性能的影響較大，要力求（qiú）避免其產生。
可能出現E型石墨（mò）的鑄（zhù）鐵，如（rú）冷卻速率較高，也會形成（chéng）D型石墨。因此，在高強度薄壁鑄鐵件中往往會同時見（jiàn）到D型石墨和E型石墨。
生產優質（zhì）灰鑄鐵（tiě）件，應使其基體組織全部為（wéi）珠光（guāng）體，石墨為A型，而且石墨片要均勻分（fèn）布於金屬基（jī）體（tǐ）中，珠光體也應細小而均勻。要（yào）盡可能的地使組織中的B型（xíng）石墨和D型石墨減（jiǎn）至最少，不應該有C型石（shí）墨和E型石（shí）墨（mò）。為此，必須進行有效的孕育處理並控製鑄件（jiàn）的冷卻速率。
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