灰铸铁的基本组成相
各种牌号灰铸铁化学成分及金相组织参考表
<1.0
<1.0
≤0.10
≤0.10
≤0.10
75~90%片状石墨，10~25%过冷石墨，
长度30~120μm，含量2~4%
珠光体>98%细片状，二元磷共晶<1%
珠光体>95%中片状，铁素体<5%，
二元磷共晶<4%
HT250
<30
30~50
>50
3.0~3.3
2.9~3.2
2.8~3.1
1.4~1.7
1.3~1.6
1.2~1.5
0.8~1.0
0.9~1.1
1.0~1.2
<0.15
<0.15
<0.15
≤0.12
≤0.12
≤0.12
85~90%片状石墨，5~15%过冷石墨，
≤0.12
≤0.12
≤0.12
85~95%片状石墨，5~20%过冷石墨，
长度30~120μm，含量3~6%
珠光体>98%中细片状，二元磷共晶<2%
HT350
<30
30~50
>50
2.8~3.1
2.8~3.1
2.7~3.0
1.3~1.6
1.2~1.5
1.1~1.4
1.0~1.3
1.0~1.3
1.1~1.4
二元磷共晶<7%
HT200
<30
30~50
>50
3.2~3.5
3.1~3.4
3.0~3.3
1.6~2.0
1.5~1.5
1.4~1.6
0.7~0.9
0.8~1.0
a126-b灰铸铁化学成分
a126-b灰铸铁化学成分
A126-B灰铸铁是一种特殊类型的灰铸铁，其化学成分通常包括碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)和硫(S)。
具体来说，A126-B灰铸铁的化学成分通常在以下范围内，碳含量约为3.0-3.5%，硅含量约为2.0-2.8%，锰含量约为0.4-0.7%，磷含量最大为0.4%，硫含量最大为0.1%。
这些成分的含量可以根据具体的要求和标准进行微调和调整，以满足特定的工程需求和性能要求。
从碳含量来看，A126-B灰铸铁属于高碳灰铸铁的范畴，这使得它具有良好的耐磨性和抗压性能。
硅的含量可以影响灰铸铁的凝固过程和晶粒形态，对其力学性能和耐蚀性能也有影响。
锰的加入可以改善灰铸铁的塑性和韧性。
而磷和硫的含量则需要控制在较低的水平，以避免对灰铸铁的加工性能和机械性能产生负面影响。
总的来说，A126-B灰铸铁的化学成分设计旨在使其具有良好的耐磨性、抗压性能和耐蚀性能，同时保持合适的加工性能和机械性能。
这些特性使得A126-B灰铸铁在汽车制造、机械设备和工程结构等领域得到广泛应用。
灰铸铁技术条件
灰铸铁技术条件灰铸铁（Gray Iron）是一种常见的铸铁材料，具有良好的铸造性能和机械性能。
本文将从灰铸铁的组成、制造工艺、性能特点以及应用领域等方面进行介绍。
一、灰铸铁的组成灰铸铁主要由铁（Fe）、碳（C）、硅（Si）、锰（Mn）等元素组成。
其碳含量通常在2.5%~4.0%之间，硅含量在1.0%~3.0%之间，锰含量在0.5%~1.0%之间。
此外，灰铸铁中还含有一些杂质元素，如硫（S）、磷（P）等。
二、灰铸铁的制造工艺灰铸铁的制造工艺主要包括原料配料、熔炼、浇注、冷却等环节。
首先，按照一定的配方比例将铁水、废钢、废铁等原料进行配料。
然后，将配料加入高炉或电炉中进行熔炼，通过控制炉温和炉内气氛，使铁水中的杂质得以脱除。
接下来，将熔融的铁水倒入铸型中，经过冷却后得到灰铸铁制品。
三、灰铸铁的性能特点灰铸铁具有以下几个显著的性能特点：1. 高硬度：灰铸铁的硬度较高，可以满足一些对硬度要求较高的场合。
2. 良好的铸造性能：灰铸铁的液态流动性好，易于铸造成型，可以制造出复杂形状的铸件。
3. 良好的耐磨性：由于灰铸铁中含有大量的石墨片，可以在摩擦过程中形成润滑膜，提高材料的耐磨性。
4. 较低的收缩率：灰铸铁的收缩率较低，不易产生变形和开裂现象。
5. 良好的抗振性能：灰铸铁具有较好的抗振性能，可用于制造机械零件和工具。
四、灰铸铁的应用领域由于灰铸铁具有良好的铸造性能和机械性能，被广泛应用于各个领域。
其中，汽车工业是灰铸铁的主要应用领域之一，用于制造发动机缸体、曲轴箱等零部件。
此外，灰铸铁还广泛用于机械制造、农机制造、工程机械、铁路、船舶等行业。
总结：灰铸铁作为一种常见的铸铁材料，具有良好的铸造性能和机械性能。
本文从灰铸铁的组成、制造工艺、性能特点以及应用领域等方面进行了介绍。
灰铸铁在各个领域都有广泛的应用，为现代工业的发展做出了重要贡献。
希望通过本文的介绍，读者对灰铸铁有更深入的了解。
T 灰铸铁的金相组织标准
灰铸铁的金相组织（GB/T7216-1987）石墨分布形状分类（GB/T7216-1987）名称 代号 说明片状 A 片状石墨均匀分布菊花状 B 片状与电状石墨聚集成菊花状分布块片状 C 部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨枝晶点状 D 点、片状枝晶间石墨成无向分布枝晶片状 E 短小片状枝晶石墨呈方向性分布星状 F 星状（或蜘蛛状）与短片状石墨混合均匀分布灰铸铁的石墨长度分级（GB/T7216-1987）级别 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 石长100 石长75 石长38石长18石长9石长4.5石长2.5 石长1.5石墨长度/mm ＞100 ＞50~100 ＞25~50＞12~25＞6~12＞3~6 ＞1.5~3 ＞1.5灰铸铁的基体组织特征（GB/T7216-1987）组织名称 说明铁素体 白色块状组织为α铁素体片状珠光体 珠光体中碳化物和铁素体均成片状，近似平行排列粒状珠光体 在白色铁素体基体上分布着粒状碳化物托氏体 在晶界呈黑团状组织，高倍观察时，可看到针片状铁素体和碳化物的混合体粒状贝氏体 在大块铁素体上有小岛状组织，岛内可能是奥氏体，奥氏体分解产物（珠光体或马氏体）针状贝氏体 形状呈针片状，高倍观察时，可看到针片状铁素体上分布着电状碳化物，边缘多分枝，无明显夹角关系。
马氏体 高碳马氏体外形为透镜状，有明显的中脊面，不回火时针面明亮，有明显的60度或120度夹角特征。
珠光体间间距分级（GB/T7216-1987）级别 名称 说明1索氏体型珠光体 放大500倍下，铁素体和渗碳体难以分辨2细片状珠光体放大500倍下，片间距≤1mm 3中等片状珠光体放大500倍下，片间距＞1~2mm 4粗片状珠光体放大500倍下，片间距＞2mm级别 1 2 3 4 5 6 7 8 名称 珠98 珠95 珠90 珠80 珠70 珠60 珠50 珠40 珠光体数量（%） ＞98 ＜98~95 ＜95~85＜85~75＜75~65＜65~55＜55~45 ＜45碳化物数量分级（GB/T7216-1987）级别 1 2 3 4 5 6名称 碳1碳3碳5碳10碳15碳20碳化物数量（%） ≈1 ≈3 ≈5 ≈10≈15≈20磷共晶类型（GB/T7216-1987）类型 组织与特征二元磷共晶 在碳化铁上均匀分布着奥氏体分解产物的颗粒在碳化铁上分布着奥氏体分解产物的颗粒及粒状、条状碳化三元磷共晶物二元磷共晶-碳化物复合物 二元磷共晶和大块状的碳化物三元磷共晶-碳化物复合物 三元磷共晶和大块状的碳化物磷共晶数量分级（GB/T7216-1987）级别 1 2 3 4 5 6名称 磷1磷2磷4磷6磷8磷10磷共晶数量（%） ≈1≈2≈4≈6≈8≥10级别放大10倍 放大40倍单位面积中实际共晶团数量（个/cm2)1 ＞400 ＞25 ＞10402 ≈400 ≈25 ≈10403 ≈300 ≈19 ≈7804 ≈200 ≈13 ≈5205 ≈150 ≈9 ≈3906 ≈100 ≈6 ≈2607 ≈50 ≈3 ≈1308 ＜50 ＜3 ＜130。
各种牌号灰铸铁化学成分及金相组织参考表
HT200
<30
30~50
>50
~
~
~
~
~
~
~
~
~
<
<
<
≤
≤
≤
80~90%片状石墨，10~20%过冷石墨，长度60~250μm，无定向分布，含量6~9%
珠光体>95%中片状，铁素体<5%，二元磷共晶<4%
HT250
<30
30~50
>50
~
~
~
~
~
~
~
~
~
<
<
<
≤
≤
≤
85~90%片状石墨，5~15%过冷石墨，长度60~250片状石墨，长度120~150μm，无定向分布，含量4~7%
珠光体>98%中细片0~50
>50
~
~
~
~
~
~
~
~
~
<
<
<
≤
≤
≤
85~95%片状石墨，5~20%过冷石墨，长度30~120μm，含量3~6%
各种牌号灰铸铁化学成分及金相组织参考表
牌号
主要壁厚
mm
化学成分
金相组织
C
Si
Mn
P
S
石墨
基体
HT100
—
~
~
~
<
<
初晶石墨，长度250~1000μm，无定向分布，含量12~15%
珠光体30~70%粗片状，铁素体30~70，二元磷共晶<%
第2章 灰铸铁
第二章普通灰铸铁第一节铁－碳双重相图合金相图是分析合金金相组织的有用工具。
铸铁是以铁元素为基的含有碳、硅、锰、磷、硫等元素的多元铁合金，但其中对铸铁的金相组织起决定作用的主要是铁、碳和硅，所以，除根据铁－碳相图来分析铸铁的金相组织外，还必须研究铁－碳－硅三元合金的相图。
一、铁－碳相图的二重性从热力学的观点看，在一定的条件下，高温时的渗碳体能自动分解成为奥氏体和石墨，这表明渗碳体的自由能较高，亦即在这个条件下一定成分的铸铁以奥氏体和石墨的状态存在时具有较低的能量，是处于稳定平衡的状态，说明了奥氏体加渗碳体的组织，虽然亦是在某种条件下形成，在转变过程中也是平衡的，但不是最稳定的。
从结晶动力学（晶核的形成与长大过程）的观点来看，以含C 4.3% 的共晶成分液体在低于共晶温度的凝固为例：在液体中形成含C 6.67% 的渗碳体晶核要比形成含C 100% 的石墨核容易，而且渗碳体是间隙型的金属间化合物，并不要求铁原子从晶核中扩散出去。
因此，在某些条件下，奥氏体加石墨的共晶转变的进行还不如莱氏体共晶转变那样顺利。
至于共析转变，也可以从热力学、动力学两方面去分析而得到和上面相似的结论。
C相图只是介稳定的，Fe－C（石墨）由此可见，从热力学观点上看，Fe－Fe3C相图转变也是相图才是稳定的。
从动力学观点看，在一定条件下，按Fe－Fe3可能的，因此就出现了二重性。
二、铁－碳双重相图及其分析对铸铁合金长期使用与研究的结果，人们得到了如图2﹣1所示的铁碳合金C介稳定系相图与Fe－C（石墨）稳定系相图，分别以实双重相图，即Fe－Fe3线和虚线表示。
表2﹣1为图中各临界点的温度及含碳量。
图2-1 铁－碳相图G－石墨Fe3C－渗碳体表2﹣1 铁碳相图各临界点的温度、成分从这里看出，在稳定平衡的Fe－C相图中的共晶温度和共析温度都比介稳定平衡的高一些。
共晶温度高出6℃，共析温度高出9℃，这是容易理解的。
如图2﹣2的示意图所示，共晶成分的液体的自由能和共晶莱氏体(奥氏体加渗碳体)的自由能都是随着温度的上升而减低的，这二条曲线的交点就是共晶温度Tc。
灰铸铁的组织与性能
第二节 灰铸铁
卧式车床中尺寸较大或形状复杂的床身、箱体等零件毛坯，只能采用铸造方法制造。
灰铸铁具有优良的铸造性能，力学 性能可以满足一般性零件的要求；价格 低廉，生产成本较低，并且具有钢质材 料所不具备的其他特殊性能，因此在实 际生产中应用比较广泛，是机械制造业 中使用最多的性能和石墨的数量、形状大小和分布情况。
由于石墨的存在，灰铸铁的强度、塑性和韧性远不如钢。但是，灰铸铁的抗压强度、硬度与相同基 体的钢接近，石墨的存在对其影响不大。
石墨使灰铸铁获得一些优异的性能，如良好的铸造性能和切削加工性能，较高的耐磨性、减振性和 较低的缺口敏感性。
二、灰铸铁的孕育处理和热处理 1. 孕育处理 经过孕育处理的铸铁称为孕育铸铁，不仅强度、塑性、韧性都比普通灰铸铁高，而且组织致密，
一、球墨铸铁的组织与性能 按基体组织不同，球墨铸铁又可分为铁素体球墨铸铁、铁素体—珠光体球墨铸铁和珠光体球墨铸铁三
种。
球墨铸铁显微组织 a）铁素体球墨铸铁（150×） b）铁素体—珠光体球墨铸铁（200 ×）
c）珠光体球墨铸铁（200×）
球墨铸铁的强度和塑性显著提高，已超过灰铸铁和可锻铸铁，接近钢。 球墨铸球铁墨同铸样铁具的有牌灰号铸是铁由的“某”些（优“良球性铁能”，两如字较汉好语的拼铸音造首性字能母、）减加振两性组、数减字摩组性成、，切两削组加数工字性分及别较表低 的缺口示敏最感低性抗等拉。强度和最低断后伸长率。
可锻铸铁的牌号及用途
二、蠕墨铸铁和合金铸铁 1. 蠕墨铸铁 蠕墨铸铁中的石墨以蠕虫状形态存在。它是在高碳、低硫、低磷的铁液中加入蠕化剂，经蠕化处 理后使石墨变为短蠕虫状的高强度铸铁。
2. 合金铸铁
高清金相图谱之白口铸铁与灰铸铁（80张，彩色）
高清金相图谱之白口铸铁与灰铸铁（80张，彩色）白口铸铁是由化学成分中的碳以碳化物形式存在、铸态组织不含石墨、断口呈白色的铸铁，组织与碳含量的关系如图所示。
铁碳合金亚稳定凝固相图及组织白口铸铁可分为3类：（1）CE<>，Sc<>（共晶度Sc指铸铁含碳量与共晶点实际碳量的比值）的为亚共晶白口铸铁，高温组织为枝晶状奥氏体和莱氏体（连续的渗碳体上分布着岛状奥氏体），室温时组织为珠光体和莱氏体；（2）CE=4.3%，Sc=1的共晶白口铸铁；（3）CE>4.3%，Sc>1的为过共晶白口铸铁，组织为初晶渗碳体（大板条状）和莱氏体。
灰铸铁灰铸铁是石墨呈片状分布，断裂时断口呈暗灰色的铸铁。
根据化学成分在Fe-C相图上的位置，灰铸铁分为亚共晶、工具、过共晶三种。
灰铸铁的凝固组织包括初生奥氏体、初生石墨、共晶体（共晶石墨+共晶奥氏体）以及共晶晶粒边界区生长的组织。
详细介绍请查看“一文了解铸铁”。
金相赏析材料亚共晶白口铸铁放大倍数400X处理工艺铸态平衡冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明大块黑色区域为珠光体，枝晶状不明显，分布在麻点状的共晶莱氏体基体上，在枝晶珠光体边缘有一圈纯色组织为析出的二次渗碳体组织。
材料亚共晶白口铸铁放大倍数400X处理工艺铸造快速冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明大块蓝黑色枝晶状区域为先析出奥氏体转变成的珠光体，分布在麻点状的共晶莱氏体基体上，枝晶珠光体边缘纯色组织为析出的二次渗碳体。
材料共晶白口铸铁放大倍数500X处理工艺铸造平衡冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明由圆粒状或条状分布的珠光体(黑色)与渗碳体基体(黄色)构成的机械混合物，平衡冷却时粒状珠光体较多，也称蜂窝状莱氏体。
材料共晶白口铸铁放大倍数200X处理工艺铸造快速冷却浸蚀剂4%硝酸酒精溶液组织说明由圆粒状或条状分布的珠光体(黑色)与渗碳体基体(其它色)构成的机械混合物，快速冷却时条状珠光体明显，也称板条状莱氏体。
第二篇铸铁及其熔炼 第二章 灰铸铁
第二节 灰铸铁癿金相组织、性能特点、牌 号及技术要求
一、灰铸铁癿金相组织 • 灰铸铁癿金相组织由片状石墨和金属基体两部分组成（即： F+G片、F+P+G片戒P+G片）。此外，还有少量癿夹杂物， 如硫化物、磷化物、碳化物、氧化物等。 • 1、石墨及其对性能癿影响 • 石墨本身有两个显著癿特点：一是密度小（约2.25g/cm3， 仅为铁癿1/3），在铸铁组织中占体积大；二是石墨本身软 而脆，力学能差，且强度较低（σb＜20Mpa）。石墨在铸 铁组织中就相当于存在着许多切口一样，对金属基体起着 割离作用；另一方面，引起应力集中，致使金属基体癿力 学性能得丌到充分癿収挥（据测定基体癿性能収挥 30%~50%）。石墨对灰铸铁性能癿影响起着决定性癿作用。 这主要表现在石墨癿形状、分布、大小和数量等方面。
第一节 概 述
一、HT癿概念及用途 二、本章阐述癿主要内容
• 第二节灰铸铁癿金相组织、性能特点、牌 号及技术要求
• • • • • • • • • • 一、灰铸铁癿金相组织 1、石墨及其对性能癿影响 2、金属基体对性能癿影响 3、铸铁中癿碳化物和磷共晶对其性能癿影响 二、灰铸铁癿性能特点 1、灰铸铁癿力学性能 2、灰铸铁癿使用性能 3、灰铸铁癿工艺性能 三、灰铸铁癿牌号术要求 1、灰铸铁癿牌号
• （4）灰铸铁中石墨癿数量 石墨数量对其性能有一定 影响。在其它条件相同时，石墨数量增加，减小了有 效承载面积，使力学性能降低。 • 石墨数量一般是指石墨片在金相照片上所占癿面积分 数，目前尚无统一癿标准。 • （5）灰铸铁中共晶团癿数量 • 共晶团：结晶时晶粒中包括了A+G的晶粒团。 • 共晶团数量越多，其力学性能越好，即强度越高。见 图2-6所示。通常，灰铸铁中共晶团边界上常有低熔点 癿偏析和夹杂物存在，可用金相分析癿方法将共晶团 显示出来，一般在放大10倍（戒40倍）下观察，然后 按标准觃定，有A、B两组分8级迚行评定，试样直径 叏ф70mm，见图2-7所示。侵蚀处理癿显示剂： Cu2Cl2 10g 、MgCl 40g 、浓盐酸200cm3、加酒精 1000 cm3侵蚀。 •
各种牌号灰铸铁化学成分及金相组织参考表
≤0.12
≤0.12
85~95%片状石墨，5~20%过冷石墨，
长度30~120μm，含量3~6%
珠光体>98%中细片状，二元磷共晶<2%
HT350
<30
30~50
>50
2.8~3.1
2.8~3.1
2.7~3.0
1.3~1.6
1.2~1.5
1.1~1.4
1.0~1.3
1.0~1.3
1.1~1.4
各种牌号灰铸铁化学成分及金相组织参考表
牌号
主要壁厚
mm
化学成分
金相组织
C
Si
Mn
P
S
石墨
基体
HT100
—
3.4~3.9
2.1~2.6
0.5~0.8
<0.3
<0.15
初晶石墨，长度250~1000μm，
无定向分布，含量12~15%
珠光体30~70%粗片状，铁素体30~70，
二元磷共晶<%
HT150
<30
二元磷共晶<7%
HT200
<30
30~50
>50
3.2~3.5
3.1~3.4
3.0~3.3
1.6~2.0
1.5~1.5
1.4~1.6
0.7~0.9
0.8~1.0
0.8~1.0
<0.15
<0.15
<0.15
≤0.片状石墨，10~20%过冷石墨，
长度60~250μm，无定向分布，含量6~9%
30~50
>50
3.3~3.5
3.2~3.5
铸造知识
片状 菊花状 块片状 枝晶点状 枝晶片状 星状
2、石墨的长度分类
级别 1 2 3 4 名称 石长100 石长75 石长38 石长18 石墨长度×100(mm) 级别 ＞100 ＞50～100 ＞25～50 ＞12～25 5 6 7 8 名称 石长9 石长4.5 石长2.5 石长1.5 石墨长度×100(mm) ＞6～12 ＞3～6 ＞1.5～3 ＜1.5
金相组织（磷共晶）
金相组织（渗碳体）
硬度计介绍
硬 度
目镜
布氏（HB） 洛氏（HRB）
标准块
维氏（HV）
里氏（HL）
试验过程
试验样品
布氏硬度计介绍
布氏硬度(HB)一般用于材料较软的时候，如有色金属、热处理之前或 退火后的钢铁。 布式硬度(HB)是以一定大小的试验载荷，将一定直径的淬硬钢球或硬 质合金球压入被测金属表面，保持规定时间，然后卸荷，测量被测表 面压痕直径。布氏式硬度值是载荷除以压痕球形表面积所得的商。一 般为：以一定的载荷(一般3000kg、750Kg)把2类 3类 4类 5类 6类
中国牌号 HT100 HT150 HT200 HT250 HT300 HT350
日本牌号 FC100 FC150 FC200 FC250 FC300 FC350
抗拉强度（MPa） ≥ 100 150 200 250 300 350
测试抗拉强度的仪器
10mm、5mm)的淬硬钢球压入材料表面，保持一段时间，去载后，负
荷与其压痕面积之比值，即为布氏硬度值(HB)，单位为公斤力/mm2 (N/mm2)。
硬度计介绍
洛氏硬度计 洛式硬度是以压痕塑性变形深度来确定硬
度值指标。以0.002毫米作为一个硬度单
位。 当HB>450或者试样过小时，不能采用布 氏硬度试验而改用洛氏硬度计量。它是用
灰铸铁的组织及性能
灰铸铁的金相组织及其对性能的影响
灰铸铁的金相组织
(一) 石 墨(P29)
凝固条件不同 (化学成分、冷却速度、形核能力)
名称 片状 菊花状 块片状 枝晶点状 枝晶片状 星状
表2-1 石墨形状分类
代号
说明
A
片状石墨均匀分布
B
片状与点状石墨聚集成菊花状分布
C
部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨
D
金相组织对性能的影响
(三) 共晶团的影响： 影响因素：炉料、化学成分、熔化工艺、孕育剂与孕育
方法、冷却速度。 优点：共晶团细化，明显提高σb； 缺点：过多共晶团会增加缩孔，缩松倾向。
灰铸铁的金相组织及其对性能的影响
金相组织对性能的影响
(四) 非金属夹杂物的影响(P35)： Mn低时，S形成三元硫化物共晶或富铁硫化物，影响σb； Mn高时，形成MnS (Tm = 1650℃)，入渣； 磷共晶常沿共晶团晶界呈网状、岛状或鱼骨状分布； 硬而脆，韧性极低，但耐磨，可用于缸套或刹车盘。
灰铸铁的金相组织
(二) 基 体(P30)
铸态或热处理后，分为：铁素体、片状珠光体、粒状珠光体、托 氏体、粒状贝氏体、针状贝氏体、马氏体(表2-4)。
组织名称
说明
铁素体
白色块状组织为α铁素体
片状珠光体
珠光体中碳化物和铁素体均呈片状，近似平行排列
粒状珠光体
在白色铁素体基体上分布着粒状碳化物
托氏体
在晶界呈黑团状组织，该种组织在高倍观察时，可看到针片状铁素体和碳化物的混合体
灰铸铁的性能
力学性能 Φ30mm试棒，不完全代表不同形状、壁厚的铸件性能(P36)
➢ 抗拉强度 σb： 用于区分铸铁等级 HT100～HT350； σb = 786.5 - 150×C % - 47×Si % + 45×Mn % +219×S %
灰铸铁金相分析要点
灰铸铁金相检验要点灰铸铁中的石墨是以两种不无异情势形成，一是由渗碳体的分化而形成，Fe3C→3Fe2+C石墨。
二是从液体或奥氏体中直接析出，当液体或奥氏体在比较接近于均衡的冷却前提下，则液体（或固溶体）就可比通常结晶温度（或相变点）略高的情况下（如在1130～1135℃和723～738℃）直接形成石墨。
一、金相试样的选取及制备1. 试样的选取通常是取自试块或挠曲棒上或取自铸件的自我或在铸件毛胚加工面上端30mm处切取或筒浇制活塞环可在每筒下端不大于铸件壁厚二倍的位置上切取。
2. 试样的制备将试样观察面在细砂轮上磨平，然后分几道砂纸磨制至抛光，清除试样磨面的划痕。
铸铁石墨不使其污染或拖曳。
3. 试样的抛光选用短毛纤维柔嫩的平绒、呢或丝绸。
抛光粉最好是具有细致尖利性。
经过细化加工处理的氧化铝，或常用的氧化铬、氧化铁。
在起始抛光时对抛光粉的浓度可以高些，这对防止石墨拖曳有好处。
抛光时用力要适中均衡，随时转动变换试样目标，将至完成时把抛光粉减薄，并用力减轻。
最后净水冲刷试样，再轻微抛光用干净丝绒擦干就可观察石墨，以观察试样无划痕，石墨呈灰暗为标准。
每个试样通常抛光5～6分钟即可。
4. 试样的腐蚀通常采用2～5％硝酸酒精溶液或4％苦味酸酒精溶液。
二、灰铸铁金相查验及评定方法石墨的类型，石墨的长度和数量、共晶石墨的节制，基体组织中的珠光体的分散度，铁素体含量，磷共晶的类型及分布特性和面积大小能力，渗碳体数量等。
可按GB/T 7216-1987，ASTM A247-06，ISO 945-75等标准查验。
三、灰铸铁的组织和机能1. 石墨的形态及辨认以两种不无异情势形成：由渗碳体的分化而形成，Fe3C→3Fe2+C石墨；由从液体或奥氏体中直接析出。
A型片状石墨无目标性均匀散布；B菊花状石墨中央以小片状与点状石墨向外伸展形呈菊花形分布；D型石墨（共晶石墨）又称树枝状石墨或称过冷石墨以点状与小片状石墨呈目标性枝晶分布；E型石墨以小片状石墨呈目标性枝晶分布；F型石墨呈星射状。
灰铸铁的金相组织(GB T7216-1987)
E
短小片状枝晶石墨呈方向性分布
星状
F
星状（或蜘蛛状）与短片状石墨混合均匀分布
灰铸铁的石墨长度分级（GB/T7216-1987）
级别
1
2
3
4
5
6
7
8
名称
石长100
石长75
石长38
石长18
石长9
石长4.5
石长2.5
石长1.5
石墨长度/mm
＞100
＞50~100
＞25~50
＞12~25
＞6~12
＞3~6
灰铸铁的金相组织(GB/T7216-1987)
Nancy(2010-08-06 11:53:21)
石墨分布形状分类（GB/T7216-1987）
名称
代号
说明
片状
A
片状石墨均匀分布
菊花状
B
片状与电状石墨聚集成菊花状分布
块片状
C
部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨
枝晶点状
D
点、片状枝晶间石墨成无向分布
级别
放大10倍
放大40倍
单位面积中实际共晶团数量（个/cm2)
1
＞400
＞25
＞1040
2
≈400
≈25
≈1040
3
≈300
≈19
≈780
4
≈200
≈13
≈520
5
≈150
≈9
≈3906ຫໍສະໝຸດ ≈100≈6≈260
7
≈50
≈3
≈130
8
＜50
＜3
＜130
在碳化铁上分布着奥氏体分解产物的颗粒及粒状、条状碳化物
灰铸铁中各元素作用
灰铸铁中各元素作用1、碳、硅碳、硅都是强烈地促进石墨化的元素，可用碳当量来说明他们对灰铸铁金相组织和力学性能的影响。
提高碳当量促使石墨片变粗、数量增加，强度硬度下降。
相反降低碳当量可减少石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能。
但是降低碳当量会导致铸造性能下降。
2、锰：锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在灰铸铁中具有稳定和细化珠光体作用，在Mn=O. 5%〜1%范围内，增加锰量，有利于强度、硬度的提高。
3、磷：铸铁中含磷量超过0.02%，就有可能出现晶间磷共晶。
磷在奥氏体中的溶解度很小，铸铁凝固时，磷基本上都留在液体中。
共晶凝固接近完成时，共晶团之间剩余的液相成分接近三元共晶成(Fe-2% C-7% P)。
此液相约在955C凝固。
铸铁凝固时，钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中，使磷共晶的量增多。
铸铁中含磷量高时，除磷共晶本身的有害作用外，还会使金属基体中所含的合金元素减少，从而减弱合金元素的作用。
磷共晶液体在凝固长大的共晶团周围呈糊状，凝固收缩很难得到补给，铸件出现缩松的倾向较大。
4、硫：降低铁液流动性，增加铸件热裂倾向，是铸件中的有害元素。
很多人认为硫含量越低越好，实则不然，当硫含量w 0. 05%时，此种铸铁对我们使用的普通孕育剂来说不起作用，原因是孕育衰退的很快，常常在铸件中产生白口。
5、铜：铜是生产灰铸铁最常加入的合金元素，主要原因是由于铜熔点低（1083C），易熔解，合金化效果好，铜的石墨化能力约为硅的1／5，因此能降低铸铁的白口倾向，同时铜也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体，因而增加铸铁的硬度及强度。
但是并非铜量越高越好，铜的适宜加入量为0. 2%〜0. 4%当大量地加铜时，同时又加入锡和铬的做法对切削性能是有害的，它会促使基体组织中产生大量的索氏体组织。
6、铬：铬的合金化效果是非常强烈的，主要是因为加铬使铁水白口倾向增大，铸件易收缩，产生废品。
灰铸铁金相分析讲解
3、铸铁中的元素： 基本元素：Fe C Si Mn P S 合金元素：Cr Mo Mn 增加硬度 Cu Ni 增加强度 Si RE Sb Sn B V Nb Ti 增加强度的元素一定增加硬度；增加硬度 的元素开始增加时，增加强度，当增加到一定 程度时继续增加，强度不但不增加，反而下降 ，硬度继续增加。
石墨的形态：
五、灰铸铁 1、灰铸铁的定义：在铸铁的金相组织中， 碳以片状石墨的形式存在，这种铸铁称为灰铸 铁。 2、灰铸铁的分类： 3、灰铸铁的生产 4、灰铸铁的牌号： 其中：HT100 HT150 HT200为普通灰铸铁 HT250 HT300 HT350为孕育铸铁
5、灰铸铁的化学成分一般为： 2.8%～3.9%C，1.2%～3.0%Si， 0.4%～1.2%Mn，P≦0.3%，S≦0.15%。 该铸铁大量地应用于各种机械零件，是应 用最广泛的铸造材料。
4、基本计算 1）共晶点碳量 考虑各元素对相图中共晶点的影响后，共 晶点的实际含碳量，称为共晶点碳量。 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)% 比较方法: > 过共晶 C% =Cc’% 共晶 < 亚共晶
例1：C 3.2, Si 1.9 Mn 0.8 P 0.12 S 0.12 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)%=Cc’%=4.26%1/3(1.9+0.12)%= 4.26%-0.67%=3.59% 因为3.2% < 3.59%，所以该铸铁是亚共晶 例2：C 3.4, Si 2.5 Mn 0.8 P 0.15 S 0.12 Cc’%=4.26%-1/3(Si+P)%=Cc’%=4.26%1/3(2.5+0.15)%= 4.26%-0.88%=3.38% 因为3.4% > 3.38%，所以该铸铁是过共晶
灰铸铁的使用温度
灰铸铁的使⽤温度⼀、灰铸铁的特性灰铸铁是⼀种⾦属材料，主要由铁、碳和硅等元素组成。
由于其具有优良的铸造性能、耐磨性、耐腐蚀性和良好的切削加⼯性能，因此在机械制造、汽⻋、化⼯、轻⼯、电⼒等领域得到⼴泛应⽤。
在各种铸铁中，灰铸铁的产量最⼤、使⽤⾯最⼴，约占铸铁总产量的80%以上。
⼆、灰铸铁的使⽤温度灰铸铁的使⽤温度主要取决于其成分和组织。
在理想的平衡状态下，灰铸铁的最⾼使⽤温度为500℃左右。
这是因为铸铁中的碳和硅等元素在⾼温下会与氧发⽣反应，导致铸铁表⾯氧化，从⽽降低其机械性能和使⽤寿命。
此外，灰铸铁的抗压强度和抗拉强度随着温度的升⾼⽽降低。
在200℃左右时，其抗压强度降低约20%，抗拉强度降低约30%。
因此，在⾼温环境下使⽤灰铸铁时，必须采取有效的防护措施，以防⽌其氧化和机械性能的降低。
三、灰铸铁的耐热性灰铸铁的耐热性是指其在⾼温下保持其机械性能和使⽤寿命的能⼒。
耐热性的⾼低主要取决于灰铸铁的成分和组织。
通过调整灰铸铁的化学成分和采⽤适当的热处理⼯艺，可以改善其耐热性。
例如，加⼊适量的铬、镍等合⾦元素可以提⾼灰铸铁的抗氧化性，从⽽提⾼其耐热性。
四、灰铸铁的热处理灰铸铁的热处理是指通过加热和冷却等⼯艺⼿段，改变其内部组织结构，从⽽改善其机械性能和使⽤寿命的过程。
热处理是提⾼灰铸铁耐热性和使⽤温度的重要⼿段之⼀。
常⽤的热处理⼯艺包括退⽕、正⽕、淬⽕和回⽕等。
退⽕是将灰铸铁加热到适当温度后保温⼀段时间，然后缓慢冷却⾄室温的过程。
退⽕可以消除铸造应⼒和改善组织结构，从⽽提⾼其塑性和韧性。
正⽕是将灰铸铁加热到临界温度后保温⼀段时间，然后迅速冷却⾄室温的过程。
正⽕可以细化组织结构，提⾼其硬度和耐磨性。
淬⽕是将灰铸铁加热到临界温度以上⼀定温度后保温⼀段时间，然后迅速冷却⾄室温的过程。
淬⽕可以增加组织中的⻢⽒体相变，提⾼其硬度和耐磨性。
回⽕是将淬⽕后的灰铸铁加热到适当温度后保温⼀段时间，然后缓慢冷却⾄室温的过程。
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灰铸铁件的基本组成相_石墨
石墨是灰铸铁件特有的组成相，石墨晶体具有六方晶格结构，碳原子占据着六方棱柱体的各个角点。
单元晶格包含两个六方晶面和六个棱柱面，基面的碳原子以结合力较强的共价键联结，形成结合牢固的原子层。
相邻基面的原子层之间则以极性键结合，这种结构使石墨强度处于很低水平。
铸铁中的石墨通常分为4个基本类型，即，片状石墨、中间形态石墨、球状石墨和团絮状石墨。
片状石墨可由铁水中直接析出（初生石墨）或与奥氏体在共晶阶段协同生长而形成共晶石墨。
一个共晶团内片状石墨都是由一个核心生长出来的，在生长的过程中，晶体不断的产生分枝和弯曲。
由于生长的环境不同，片状石墨出现多种形貌，可按形貌分为A、B、C、D、E、F六种类型。
球状石墨是经过球化处理的铸铁中出现接近球形外廓的石墨，一些石墨的生长模式兼有片状石墨和球状石墨的特征，形态上兼有片状石墨和球状石墨的一些特点。
这类石墨称为中间形态石墨，即蠕墨铸铁中的蠕虫状石墨是典型的中间形态石墨。
絮状石墨是白口铸铁经过高温石墨化退火而产生的石墨。
这种由碳原子固态扩散而形成的石墨，常因原始化学成分、组织和热处理工艺的不同，而呈现不同的聚集状态。
对于可锻铸铁，希望具有球絮形或团絮形石墨，石墨晶体呈现比较紧密的聚集状态。