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影响石墨化程度的关键因素分析

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:这是因为无论第一还是第二阶段石墨化,碳元素的扩散条件变成了制约因素。这是因为渗碳体的碳质量分数比石墨更接近合金的碳质量分数,因此,一般铸件冷却速度越慢,石墨化进行越充分;冷却速度快,碳原子很难扩散,石墨化进行困难。

影响石墨化程度的关键因素分析

由于铁的晶体结构石墨的晶体结构差异很大,而铁与渗碳体的晶体结构要接近一些,所以普通铸铁在一般铸造条件下只能得到白口铸铁,而不易获得灰铸铁。因此,必须通过添加合金元素和改善铸造工艺等手段来促进铸铁石墨化,形成灰铸铁。

1.化学成分的影响

碳、硅、锰、硫、磷对石墨化有不同影响。其中碳、硅、磷是促进石墨化的元素,锰和硫是阻碍石墨化的元素。在生产实际中,调整碳和硅的含量是控制铸铁组织和性能的基本措施之一。在一般铸造条件下,铸铁中较高的碳含量是石墨化的必要条件,保证一定量的硅是石墨化的充分条件,碳与硅含量越高越易石墨化。若碳、硅含量过低,易出现白口,力学性能与铸造性能都较差;但如果碳、硅含量过高,将导致石墨数量多且粗大,基体内铁素体量多,力学性能下降。因此,一般灰铸铁中的碳、硅含量控制在下列范围:2.8%~3.5%C(质量分数),1.4%~2.7%Si(质量分数)。(www.xing528.com)

2.温度及冷却速度的影响

铸铁中碳石墨化过程除受化学成分影响外,还受铸造过程中铸件冷却速度影响。在成分上保证了碳与硅含量充要条件之后,若冷却速度过快,石墨化仍不可能充分进行甚至不能进行。这是因为无论第一还是第二阶段石墨化,碳元素的扩散条件变成了制约因素。在高温缓慢冷却的条件下,由于原子具有较高的扩散能力,通常按Fe-C相图进行,铸铁中的碳以游离态(石墨相)析出。当冷却速度较快时,由液态析出的是渗碳体而不是石墨。这是因为渗碳体的碳质量分数(6.69%)比石墨(100%)更接近合金的碳质量分数(2.5%~4.0%),因此,一般铸件冷却速度越慢,石墨化进行越充分;冷却速度快,碳原子很难扩散,石墨化进行困难。

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