【文章內(nèi)容簡介】 ）二、二次結(jié)晶（一）奧氏體中碳的脫溶當(dāng)溫度降低到共晶溫度以下，過飽和的奧氏體析出二次石墨，二次石墨依附在一次石墨上長大，不能單獨(dú)再形核。（二）共析轉(zhuǎn)變168。 珠光體的形成：當(dāng)溫度降低到共析三相區(qū)以下時(shí)，奧氏體直接轉(zhuǎn)變成珠光體，珠光體的形核在奧氏體晶界上進(jìn)行。168。 鐵素體的形成：當(dāng)溫度降低到共析三相區(qū)內(nèi)，奧氏體轉(zhuǎn)變成鐵素體和石墨。鐵素體的形核在石墨球與奧氏體的交界處進(jìn)行。（三）貝氏體的形成當(dāng)奧氏體過冷至450－200℃范圍內(nèi)，過冷奧氏體轉(zhuǎn)變成貝氏體。貝氏體分為上貝和下貝，上貝氏體為羽毛狀，下貝氏體為針片狀。（四）馬氏體的形成當(dāng)溫度降低到馬氏體轉(zhuǎn)變點(diǎn)（190－170℃）以下，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體組織。第三節(jié) 灰鑄鐵金相組織和力學(xué)性能特點(diǎn)鑄鐵力學(xué)性能的高低，是由其金相組織所決定的，所以，首先研究鑄鐵的金相組織以及組織和性能間的關(guān)系。一 灰鑄鐵的金相組織特點(diǎn)灰鑄鐵的金相組織由金屬基體和片狀石墨所組成。主要的金屬基體形式有珠光體、鐵素體、及珠光體加鐵素體三種。石墨片可以不同的數(shù)量、大小、形狀分布于基體中。此外，還有少量非金屬夾雜物，如硫化物、磷化物等。灰鑄鐵的金屬基體與碳鋼的一般基體相比沒有多大區(qū)別，但由于灰鑄鐵內(nèi)的硅、錳含量較高，它們能溶解于鐵素體中使鐵素體得到強(qiáng)化，硅的作用更大些。因此，鑄鐵中的金屬基體部分的強(qiáng)度性能比碳鋼的要高。石墨是灰鑄鐵中的碳以游離狀態(tài)存在的一種形式，它與天然石墨沒有什么差別，其特性是軟而脆，強(qiáng)度和密度極低，故常把灰鑄鐵看作為有大量微小裂紋或孔洞的碳鋼?；诣T鐵內(nèi)石墨的存在就構(gòu)成了區(qū)別于其它結(jié)構(gòu)材料的組織特點(diǎn)。普通灰鑄鐵的金屬基體是由珠光體與鐵素體按不同比例組成的，其分布特征是鐵素體大多出現(xiàn)在石墨的周圍。高強(qiáng)度灰鑄鐵則主要是珠光體基體或索氏體基體。二 灰鑄鐵的性能特點(diǎn)在灰鑄鐵組織中，石墨與金屬基體是決定鑄鐵性能的主要因素。一般說來，石墨是這兩個(gè)因素中的主要方面。石墨的作用有二重性，有使力學(xué)性能降低的一面，但又能賦予鑄鐵具有若干優(yōu)良性能的一面。灰鑄鐵的性能有如下的特點(diǎn)：（一）強(qiáng)度性能較差 由于石墨幾乎沒有強(qiáng)度，又因?yàn)槠撕孟袷谴嬖谟阼T鐵中的裂口，所以，一方面由于它在鑄鐵中占有一定量的體積，使金屬基體承受負(fù)荷的有效面積減??；另一方面，在承受負(fù)荷時(shí)造成應(yīng)力集中現(xiàn)象。前者成為石墨的縮減作用，后者稱為石墨的缺口作用。 （二）硬度特點(diǎn)在鑄鐵中，布氏硬度和抗拉強(qiáng)度的比值很分散。同一個(gè)硬度時(shí)，抗拉強(qiáng)度有一個(gè)范圍。同樣，同一強(qiáng)度時(shí)，硬度亦有一個(gè)范圍，這是因?yàn)閺?qiáng)度性能受石墨影響較大，而硬度基本上只反映基體情況所致。（三）較低的缺口敏感性 灰鑄鐵中由于有大量的石墨片存在，等于在內(nèi)部存在有大量的裂口，因而就減少了對外來缺口對力學(xué)性能影響的敏感性。鑄鐵石墨片越粗大，對缺口越不敏感。隨著石墨的細(xì)化或形狀的改善，對缺口的敏感性就會提高。（四）良好的減震性 灰鑄鐵內(nèi)由于存在大量的片狀石墨，它割裂了基體，因而阻止了振動的傳播，并能把它轉(zhuǎn)化為熱能而發(fā)散。（五）良好的減摩性這是因?yàn)樵谑荒サ舻牡胤叫纬纱罅康娘@微“口袋”，可以存儲潤滑油以保證使用過程中油膜的連續(xù)性，并且石墨本身也是良好的潤滑劑。第四節(jié) 工藝因素對鑄鐵組織和性能的影響 對于一般鑄鐵的組織來說，共晶凝固時(shí)的石墨化問題以及共析轉(zhuǎn)化時(shí)的珠光體轉(zhuǎn)變環(huán)節(jié)是兩個(gè)關(guān)鍵性問題。對于上述兩個(gè)階段發(fā)生重要影響的因素有：鑄件的冷卻速度、化學(xué)成分、與形核能力有關(guān)的因素、氣體、爐料特征和鐵液的純凈程度。一 冷卻速度的影響當(dāng)化學(xué)成分選定以后，改變鑄鐵共晶階段的冷卻速度，可在很大的范圍內(nèi)改變鑄鐵的鑄態(tài)組織，可以是灰鑄鐵，也可以是白口鑄鐵。改變共析轉(zhuǎn)變時(shí)的冷卻速度，其產(chǎn)物也會有很大的變化。隨著冷卻速度的增加，鐵液的過冷度增大，白口的傾向越來越大。在鑄造生產(chǎn)實(shí)際中，冷卻速度的影響常常通過鑄件壁厚、鑄型條件以及澆注溫度等因素體現(xiàn)出來。澆注溫度對鑄件的冷卻速度略有影響，如提高澆注溫度，則在鐵液凝固以前把型腔加熱到較高溫度，降低了鑄鐵通過型壁向外散熱的能力，所以延緩了鑄件的冷卻速度，既可促進(jìn)共晶階段的石墨化，又可促進(jìn)共析階段的石墨化。二、化學(xué)成分的影響普通鑄鐵中主要有碳、硅、錳、磷、硫五元素，其中，碳、硅是最基本的成分；錳含量一般較低，影響不大；磷、硫常被看作是雜質(zhì)，因此常加以限制。工業(yè)鑄鐵實(shí)際上是一種以鐵、碳、硅為基礎(chǔ)的十分復(fù)雜的多元合金，其中每個(gè)元素對鑄鐵的凝固結(jié)晶、組織和性能均有一定的影響和作用。（一）各元素在鑄鐵中存在得狀態(tài) 在平衡條件下，鑄鐵中各元素存在的狀態(tài)，簡要地列于表2－3中。表2－3 各元素在鑄鐵中存在的形式（二）常見元素對鐵—碳相圖上共晶溫度的影響 圖2－5為常見元素對共晶溫度的影響趨勢。值得注意的是，某些元素對穩(wěn)定系及亞穩(wěn)定系中共晶溫度的影響，不但程度不同，而且方向相反，如圖2－8中的鉻、鎳和硅便有這樣的作用。圖2－5 合金元素對FeG、FeFe3C共晶平衡溫度的影響由圖2－6可見，鎳、硅量的增加擴(kuò)大了兩個(gè)系統(tǒng)的共晶溫度間隔，鉻和硫則縮小了此溫度間隔。由于在此溫度間隔內(nèi)，只可能按穩(wěn)定系進(jìn)行共晶轉(zhuǎn)變，析出石墨/奧氏體共晶，不可能析出滲碳體，故凡擴(kuò)大這一間隔的元素如鎳、硅等，將促進(jìn)共晶轉(zhuǎn)變時(shí)析出石墨。相反，縮小這一溫度間隔的元素如鉻、硫等，將阻止石墨的析出，促進(jìn)共晶轉(zhuǎn)變按亞穩(wěn)定系進(jìn)行。（三）化學(xué)成分對石墨的影響各元素對石墨狀態(tài)、分布大小的影響定性地列于表2－4。實(shí)際上各元素對鑄鐵的石墨化能力的影響更為復(fù)雜，其影響與各元素本身的含量以及與其它元素發(fā)生作用有關(guān)，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻礙石墨化，但如其含量極低時(shí)，它們又表現(xiàn)出有促進(jìn)石