灰鑄鐵中石墨的數(shù)量、形態(tài)、長(zhǎng)度和分布對(duì)鑄鐵的力學(xué)性能有著明顯的影響。在GB7216《灰鑄鐵金相》標(biāo)準(zhǔn)中載有其典型分級(jí)圖譜。按石墨形態(tài)共有六種類型。1、A型（直片狀）石墨?? 這是亞共晶灰鐵在較高共晶度(碳飽和度或碳當(dāng)量)且過(guò)冷度不大時(shí)的正常、均勻分布也是最常見(jiàn)的石墨組織，它對(duì)金屬的割裂作用較低同時(shí)具有這種石墨的鑄鐵珠光體含量高故強(qiáng)度和耐磨性好。通常，A型石墨應(yīng)占石墨總量的90％以上。

灰鑄鐵中石墨的數(shù)量、形態(tài)、長(zhǎng)度和分布對(duì)鑄鐵的力學(xué)性能有著明顯的影響。在GB7216《灰鑄鐵金相》標(biāo)準(zhǔn)中載有其典型分級(jí)圖譜。按石墨形態(tài)共有六種類型。1、A型（直片狀）石墨   這是亞共晶灰鐵在較高共晶度(碳飽和度或碳當(dāng)量)且過(guò)冷度不大時(shí)的正常、均勻分布也是最常見(jiàn)的石墨組織，它對(duì)金屬的割裂作用較低同時(shí)具有這種石墨的鑄鐵珠光體含量高故強(qiáng)度和耐磨性好。通常，A型石墨應(yīng)占石墨總量的90％以上。

2、B型（玫瑰花狀）石墨常出現(xiàn)在高共晶度(接近共晶點(diǎn))同時(shí)過(guò)冷度大的灰鐵中，因過(guò)冷度大使開(kāi)始形成的細(xì)小石墨共晶生長(zhǎng)較快且呈輻射狀，隨即因結(jié)晶潛熱的釋放生長(zhǎng)變慢而呈條狀，最終長(zhǎng)成的石墨的立體形狀近似玫瑰花，其心部石墨細(xì)小且密集因此導(dǎo)致鐵素體的產(chǎn)生，故對(duì)鑄鐵性能不利。通常允許有少量B型石墨存在。

3、C型（粗大厚片或塊狀）石墨   是過(guò)共晶灰鐵的典型石墨。因?yàn)槭窃谝簯B(tài)下生成的初析厚大石墨且往往相互連接或相距極近，加以周圍常為鐵索體(因碳硅量高共析轉(zhuǎn)變按穩(wěn)定平衡模式進(jìn)行)，故鑄鐵的性能大幅度下降。因?yàn)榛诣T鐵大都是亞共晶的，故任何級(jí)別的灰鐵中都不允許有c型石墨出現(xiàn)(活塞環(huán)和某些制動(dòng)鼓盤(pán)除外)。但要注意的是有的沖天爐鐵液熔煉溫度不高又用低牌號(hào)生鐵時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類似于C型的粗大石墨。

4、D型（枝晶點(diǎn)狀）石墨 大都出現(xiàn)在共晶度低和(或)過(guò)冷度大的鑄鐵組織中，例如鑄件薄斷面或高強(qiáng)度(級(jí)別)鑄件較薄的組織中。因?yàn)楫a(chǎn)生的原因是鐵液過(guò)冷度大，故又稱為過(guò)冷石墨，過(guò)冷石墨常伴生過(guò)冷鐵素體加以其分布不均(呈枝晶點(diǎn)狀)故對(duì)鑄鐵性能不利。在鑄件較薄的部位一般允許有不超過(guò)5％的過(guò)冷石墨存在。

5、E型（枝晶片狀）石墨也是一種過(guò)冷石墨，是在過(guò)冷度比產(chǎn)生D型石墨更大時(shí)形成的，因此其分布更不均，方向性也更明顯，對(duì)鑄鐵的性能也更加不利。有必要在此說(shuō)明的是，在生產(chǎn)高強(qiáng)度灰鐵件時(shí)，在薄斷面處一例如5ram以下，是很難避免過(guò)冷組織的，這是灰鐵金屬特性所決定的。同時(shí)還應(yīng)考慮到，一方面因過(guò)冷組織導(dǎo)致性能下降，但另一方面又因其冷卻快，使共晶團(tuán)細(xì)化，從而提高材質(zhì)的硬度和強(qiáng)度?？梢?jiàn)，對(duì)于不要求耐磨性的部位，如缸體曲軸箱，是可以允許有過(guò)冷組織存在的，因?yàn)榫陀捕群蛷?qiáng)度而言實(shí)際上薄斷面處的強(qiáng)度并不一定下降。

6、F型（星形）石墨 它是過(guò)共晶鑄鐵在極大的過(guò)冷度(快冷)下的產(chǎn)物，例如在活塞環(huán)等特殊鑄件中出現(xiàn)，其減磨性好(同時(shí)還伴有高彌散度的全珠光體基體)。

 

 

灰鑄鐵中常見(jiàn)的六種石墨類型，D型石墨鑄鐵件有什么優(yōu)點(diǎn)？

今天我們主要了解D型石墨

D型石墨屬于片狀石墨一種，它是在奧氏體樹(shù)枝晶間生長(zhǎng)，奧氏體的連續(xù)性割裂了石墨片的連續(xù)性，且D型石墨與基體間的間隙比其它片狀石墨與基體間的間隙小。D型石墨細(xì)小、卷曲、端部較鈍的形態(tài)，決定了它對(duì)基體的切割作用小，不易引起較大的應(yīng)力集中，所以D 型石墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度目前D型石墨鑄鐵用作玻璃模具材料已成熱點(diǎn)，國(guó)內(nèi)外已有許多研究，從國(guó)外進(jìn)口的模具分析表明，大都采用D型石墨鑄鐵材質(zhì)。通常采取加入元素鈦、采用金屬型等來(lái)獲得D型石墨。

目前，國(guó)內(nèi)外大多采用金屬型重力鑄造方法生產(chǎn)小型、薄壁、復(fù)雜的D型石墨鑄鐵件。采用這種工藝生產(chǎn)的鑄件，除具有良好的表面粗糙度和尺寸精度外，還具有無(wú)縮孔和氣孔的致密組織，耐油氣滲漏，以及良好的加工性能等特點(diǎn)。根據(jù)相關(guān)研究，在特定領(lǐng)域，D型石墨的綜合力學(xué)性能要優(yōu)于A型石墨鑄鐵件。D型石墨鑄鐵和等溫淬火球墨鑄鐵（ADI）、蠕墨鑄鐵等是目前大火的特種鑄鐵研究方向。其工業(yè)化控制還需要繼續(xù)深入研究。用重力金屬型鑄造的小型薄壁灰鑄鐵件由于鑄型冷卻速度快，鐵液過(guò)冷度大，容易獲得以D型石墨為主的金相組織。目前已應(yīng)用于大批量生產(chǎn)空調(diào)和冰箱旋轉(zhuǎn)壓縮機(jī)的氣缸和曲軸鑄件，年產(chǎn)量達(dá)數(shù)千萬(wàn)件之多。此外，還廣泛應(yīng)用于汽車制動(dòng)鼓，液壓和氣動(dòng)部件，機(jī)床主軸和齒輪，運(yùn)輸機(jī)械軸瓦，帶輪以及玻璃模具等，鑄件的重量250g-15kg。有報(bào)道稱，D型石墨鑄鐵件已經(jīng)應(yīng)用于鋼錠模，玻璃模具，機(jī)床床身，甚至缸體。對(duì)于采用重力金屬型鑄造的小型薄壁灰鑄鐵件，為獲得D型石墨，通常采用過(guò)共晶成分，碳當(dāng)量CE為4.45-4.5%。在灰鑄鐵中加入一定量的鈦，由于其影響奧氏體形核能力和增加共晶過(guò)冷度，從而使灰鑄鐵凝固時(shí)促進(jìn)D型石墨的形成。加入過(guò)量的鈦，會(huì)使灰鑄鐵的組織產(chǎn)生變化，抗拉強(qiáng)度也會(huì)有較大的變動(dòng)。對(duì)于CE為4.45%的鑄鐵，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.05%提高到0.075%；CE為4.5%的鑄鐵，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增加到0.085%，均會(huì)使抗拉強(qiáng)度相當(dāng)快的提高。如果繼續(xù)提高鈦含量，則抗拉強(qiáng)度的提高會(huì)相對(duì)減緩?；诣T鐵中加入鈦后，大部分的鈦化合物存在于金屬基體中，但仍有一部分的鈦的氮化物或碳氮化物存在于鐵素體/石墨界面層內(nèi)。

硬度為3200HV或更高的鈦化合物的存在，將大大降低鑄件的切削加工性能，影響刀具的使用壽命。另外，過(guò)高的鈦含量會(huì)使車削鑄件時(shí)產(chǎn)生熱裂紋。在含磷量較高的灰鑄鐵中，鈦的化合物會(huì)與磷共晶融合在一起，增加鈦對(duì)切削性能的不良影響。為獲得所需的顯微組織，以及抗拉強(qiáng)度與良好切削性能的最佳組合，在重力金屬型鑄造的灰鑄鐵中，鈦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不要超過(guò)0.1%。

 

 

灰鑄鐵中常見(jiàn)的六種石墨類型，D型石墨鑄鐵件有什么優(yōu)點(diǎn)？

空調(diào)和冰箱壓縮機(jī)氣缸和曲軸鑄件的金相組織應(yīng)以D型石墨為主，在鑄件心部允許有少量的A型、B型石墨。由于孕育處理會(huì)促進(jìn)不希望產(chǎn)生的A型石墨出現(xiàn)，原則上沖天爐鐵水時(shí)不需要經(jīng)過(guò)孕育處理的，而無(wú)芯感應(yīng)電爐熔煉的鐵水仍需要進(jìn)行孕育處理，以恢復(fù)形核條件，控制鑄件的收縮和白口。

在鑄鐵的重力金屬型鑄造中，通常獲得的是混合金屬基體，所有的鑄件都應(yīng)該進(jìn)行熱處理：正火或者退火。其工藝規(guī)范為在843-927℃奧氏體化1h，然后爐冷或者空冷。退火后的基體全部為鐵素體，正火后的基體有30%的珠光體。如果希望獲得更多的珠光體，則可以加入微量的銻。在歐洲，采用重力金屬型鑄造工藝生產(chǎn)的鑄件已占鑄鐵件總量的6-8%。美國(guó)、加拿大、日本、印度、比利時(shí)、中國(guó)等國(guó)家也在逐步推廣此工藝專業(yè)化大批量生產(chǎn)壓縮機(jī)氣缸和曲軸等鑄件。D型石墨鑄鐵件的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣。國(guó)內(nèi)也在試驗(yàn)采用D型石墨鑄鐵件生產(chǎn)制瓶機(jī)玻璃模具。其化學(xué)成分為：C3.28%，Si1.95%，Mn0.56%，Cr0.5%，Ti0.2%，Al1.2，B0.3%，Sb0.4%，RE0.5%，S、P＜0.1%。鐵液在1320-1340℃澆注成型后經(jīng)高溫石墨化退火，獲得鐵素體基體，硬度為158-200HBW。研究表明，在模具頻繁與1100℃以上的熔融玻璃接觸，模腔溫度達(dá)500-700℃的工況下，由于D型石墨鑄鐵具有良好的抗氧化性，抗生長(zhǎng)和抗熱疲勞性能，與常用的鉻鉬銅鑄鐵相比使用壽命提高了3倍以上。

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