铸铁知识-金相

形成过冷石墨组织，石墨全体细微化。这种情
况下，抗拉强度比较的高，由于基地容易铁素
D
体化，所以耐磨耗性差。
E型: 由于小片状石墨沿着树枝状晶分布，排
列有方向性，所以抗拉强度比D型高，比A型
E
低。
灰铁的基地组织在没有特别的 热处理或添加合金的情况下,形 成珠光体或铁素体或此两者的 混合组织。
珠光体（Pearlite）：如图2.8所示,组织 呈白和黑的条纹状。是因为以铁素体 和渗碳体的板状结晶相交成层状的截 面作为观看的形状的。为此，有着极 其强韧的性质，在硅量的低范围里布 氏硬度约为230，抗拉强度约为 880N/mm2。
表2.7所示的是为制造JIS G 5501的 灰铁品的各种类标准的C及Si量。
灰铁的抗拉强度受所占截面石墨部 面积的影响。因此，认为抗拉强度与表 示石墨量的碳素饱和度（Sc）和碳素当 量（CE）值之间有关联。左图所示的 是碳素饱和度及碳素当量和抗拉强度的 关系。
压缩强度和抗拉强度
图2.13所示的是灰铁的抗拉强度和压
是同样石墨组织的情况下，因 比较硬度：由铸铁的抗拉强度推 基地组织，强度变化显著。灰 定的标准的布氏硬度和实际的硬 铁的基地如果从珠光体变化为 度公式如下。 铁素体的话抗拉强度和硬度也
比较硬度 RH=HB/HB'=HB/(100+4.3σB)
会显著降低，如果成为贝氏体
的话这些值就会显著上升。
JIS G 5501-1989｢灰铁品｣上根据机 械性能可分为FC100、150、200、250、 300及350这6种。
燐を含む三元共晶組織 （αFe-Fe3C-Fe3P)；硬くて脆 い溶融温度が低い
含磷的三元共晶组织 （αFe-Fe3C-Fe3P)；既硬 又脆，熔融温度低
灰鋳鉄金相組織
片状石墨大小的分类（ISO 945）
A
B
E
C
D
片状石墨的形状、分布的分类
A型: 片状石墨分布均匀,无方向地排列。这样 容易得到接近共晶组成的亚共晶组成，是灰铁 最理想的石墨组织。
如前所述,灰铁的组织是 成熟度：对于由铸铁的碳素饱 由石墨组织和基地组织构成的。和度推定的标准的抗拉强度， 石墨的强度和基地比较，小得 实际的抗拉强度比如下公式所 可以忽视，石墨量越是增加铸 示。
铁的强度就越低。另外，即使 成熟度 RG=σB×100/σB'=σB×100/(102-82.5Sc)
1.1.1 石墨组织
灰铁的石墨组织由于会 对其各性质,特别是机械性 质以很大影响。显微镜试 料截面上观察到的石墨如 右图,能看到各个片状,如果 溶出基地立体地进行观察 的话,就如右下图,意外地有 连续性。
１）黒鉛
石墨
非常に軟らかくて脆い
很软，很脆
２）パーライト 珠光体 ３）フェライト 铁素体 ４）セメンタイト 渗碳体 ５）ステダイト 斯氏体
围会因化学组成而变化，所以融点不固定。 凝固开始温度（初晶温度）根据化学组成 即碳及硅量而变化。
另一方面，如果增加灰铁中的磷（P），融点为 1228K（955℃）的话会出现低斯氏体〔磷化铁 （Fe3P）和铁素体的疑似—2元共晶〕，由于溶 解温度显著降低，高温下使用需要注意。因 此，作为灰铁的融点，应在1390~1520K （1117~1247℃）的范围内。
铁素体（Ferrite）：Fe中少量 含有被称为α固溶体的碳，软软 的。在灰铁上，多出现在石墨 的周边。
为了改善铸铁的材质，在浇注之前 的溶汤里添加粒状的纯硅素（Si），硅 铁（Fe-Si），硅化钙等，这一般被称为 接种。
接种的材质改善就是进行石墨组织 变化，通过接种将D型或E型石墨变为A 型石墨。接种能防止白口化，改善质量 效果等。
1.2.1 物理的性质
灰铁的物理性质不仅取决于化学组成, 其组织也会带来很大的影响。例如,会因 铸铁中的碳以何种形式存在带来很大的 差异。因此，灰铁的物理性质不是以点， 很多是以范围来表示的。
（1）密度
灰铁的密度受其构成的组织要素的量的 影响。由于石墨特别轻，通过量的增减会对 密度产生差异。下图为各种类灰铁的密度。
缩强度的关系,压缩强度的值为抗拉 强度的3~4倍
灰铁的情况下，抗拉及压缩试验上 应力—歪曲的关系认为不是直线，是从 应力负荷的初期阶段一点点塑性变形。 而且该变形是抗拉方面比较大。弹性系 数为方便起见，显示了在抗拉试验上负
荷开始点上接线的倾斜。如图2.14所示, 灰铁的弹性系数在75~140GPa的范 围里。
A
B型: 因为石墨呈玫瑰花瓣状分布,也称为玫瑰 状石墨。细的石墨部分的基地被铁素体化,抗拉 强度容易降低。
B
C型: 在片状石墨均匀分布里自由发达的粗大 初晶石墨(结集石墨)也混在。出现过共晶组成的 情况，由于这粗大初晶石墨抗拉ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ度显著降低。
C
D型: 细小的共晶石墨分布在树枝状晶（枝蔓
状晶）之间。这是因为如果冷却速度大的话就
铸铁的基本知识
●铸铁的种类
按照石墨形态可分为下列五种：
◎灰口铸铁：片状石墨 ◎球墨铸铁：球状石墨 ◎蠕墨铸铁：蠕虫状石墨 ◎白口铸铁：石墨以碳化物形式存在 ◎可锻铸铁：团絮状石墨
球墨铸铁
灰口铸铁
1.1 灰铁的组织
灰铁代表性的显微镜组织如图2.4所示。正如这张照片所看到的，灰 铁的显微镜组织由石墨组织和基地组织构成。而且，灰铁的各性质因这 些组织的状态而变化，铸铁的化学成分及凝固时的冷却速度等会给这些 组织很大影响。
フェライトとセメンタイトが交 互に並んだ層状組織体；硬く て強度がある
铁素体和渗碳体交互排 列的层状组织体；硬且 有强度
微量のC（炭素）を含むα鉄； 含有微量C（碳素）的α 比較的軟らかくて伸びがある 铁；比较软有伸展性
鉄と炭素の化合物(Fe3C)； 非常に硬くて脆い
铁和碳素的化合物 （ Fe3C）；很硬而且 脆
灰铁硬度考虑了其粗糙组织采用压 痕面积宽的布氏硬度。其值在120~300的 范围里，其变化与石墨量和基地组织相 关连。
灰铁的溶解温度越高，石墨就越 小，残留成为初晶奥氏体形状。这是 由于高温溶解石墨的核消失，易过冷。 通过适当的接种，能够改善该石墨组 织。
灰铁组织构成要素各密度
铁素体（Si，O%） 珠光体 渗碳体 石墨 斯氏体 奥氏体（C，0.9%） 马氏体（C，0.9%）
（2）融点
灰铁因为是Fe-C-Si系3元合金，从凝固 开始到终了期间存在凝固范围，由于该范