【正文】 固過程根據(jù)化學(xué)成分及冷卻條件的不同，有兩種共晶轉(zhuǎn)變方式：穩(wěn)定系及亞穩(wěn)定系共晶轉(zhuǎn)變，前者成灰口斷面鑄鐵，后者形成奧氏體加滲碳體組織，即白口鑄鐵。當(dāng)鐵液溫度降低到略低于穩(wěn)定系共晶平衡溫度，即具有一定程度的過冷后，初析奧氏體間熔體的含碳量就達到飽和程度，如果此時能形成石墨晶核并長大，則出現(xiàn)了石墨/熔體的界面，由于石墨含碳高，因而界面上碳低，這就為共晶奧氏體的析出創(chuàng)造了條件，奧氏體的析出反過來又促進了共晶石墨的繼續(xù)生長，因此出現(xiàn)了從熔體中同時析出奧氏體和石墨的格局。在實際鑄造生產(chǎn)中，由于在不平衡條件下凝固，即使是共晶成分，甚至過共晶成分，都或多或少地會出現(xiàn)一些初析奧氏體，因此鑄鐵的共晶凝固常在有初析樹枝狀奧氏體晶體存在的狀態(tài)下進行。現(xiàn)已證實，共晶體不是在初析樹枝晶上以延續(xù)的方式在結(jié)晶前沿行核并長大，而是在初析奧氏體晶體附近的枝晶間、具有共晶成分的液體中單獨由石墨形核開始。以每個石墨核心為中心所形成的這樣一個石墨——奧氏體兩相共生生長的共晶晶粒稱為共晶團。其實，在凝固后期常會出現(xiàn)不同的情況，如在普通成分的灰鑄鐵中，在各共晶團之間常聚集著較多的低熔點夾雜物。至共晶凝固結(jié)束時，各個共晶團內(nèi)的奧氏體和初析奧氏體和初析奧氏體枝晶構(gòu)成連續(xù)的金屬基體，每個共晶團內(nèi)的石墨構(gòu)成連續(xù)的分枝立體形狀，分布于金屬基體之中?；诣T鐵共晶團數(shù)決定于共晶轉(zhuǎn)變時的成核及成長條件。隨共晶團數(shù)量的增加，白口傾向減少，力學(xué)性能略有提高。過共晶灰鑄鐵的凝固過程則由析出初析石墨開始，到達共晶平衡溫度并有一定程度的過冷度時，進入共晶階段，此時共晶石墨及共晶奧氏體可在初析石墨的基礎(chǔ)上析出，所以可見到共晶體與初析石墨相連的組織特征。（四）片狀石墨的種類由于凝固條件不同（指化學(xué)成分、冷卻速度、形核能力等），灰鑄鐵中的片狀石墨可出現(xiàn)不同的分布及尺寸。表2—2 石墨分布分類圖2—4 片狀石墨分布圖a) 片狀（A型） b) 菊花狀（B型） c) 塊片狀（C型） d) 枝晶點狀（D型） e)枝晶片狀（E型） f) 星狀（F型）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，不能單獨再形核。 珠光體的形成：當(dāng)溫度降低到共析三相區(qū)以下時，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行。 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。（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。（四）馬氏體的形成當(dāng)溫度降低到馬氏體轉(zhuǎn)變點（190－170℃）以下，奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體組織。一 灰鑄鐵的金相組織特點灰鑄鐵的金相組織由金屬基體和片狀石墨所組成。石墨片可以不同的數(shù)量、大小、形狀分布于基體中?；诣T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化，硅的作用更大些。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。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。二 灰鑄鐵的性能特點在灰鑄鐵組織中，石墨與金屬基體是決定鑄鐵性能的主要因素。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。前者成為石墨的縮減作用，后者稱為石墨的缺口作用。同一個硬度時，抗拉強度有一個范圍。（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。隨著石墨的細化或形狀的改善，對缺口的敏感性就會提高。（五）良好的減摩性這是因為在石墨被磨掉的地方形成大量的顯微“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。對于上述兩個階段發(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。改變共析轉(zhuǎn)變時的冷卻速度，其產(chǎn)物也會有很大的變化。在鑄造生產(chǎn)實際中，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。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。（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。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。由于在此溫度間隔內(nèi)，只可能按穩(wěn)定系進行共晶轉(zhuǎn)變，析出石墨/奧氏體共晶，不可能析出滲碳體，故凡擴大這一間隔的元素如鎳、硅等，將促進共晶轉(zhuǎn)變時析出石墨。（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。圖2－6 硅、鎳、鉻、硫?qū)簿囟鹊挠绊?—穩(wěn)定系 2—亞穩(wěn)定系表2－4 鑄鐵中各元素對石墨形狀、分布、大小的影響（四）各元素對金屬基體的影響各元素對基體的影響主要表現(xiàn)在對鐵素體和珠光體的相對數(shù)量和珠光體彌散度的變化上。各元素對金屬基體的影響如表2－5所示。（六）常見微量元素的作用錫、銻、鉍、鉛、鋅等元素能顯著影響鐵液的特性（如粘度、表面張力等）以及凝固后的組織特點。因此有必要全面估計它們對鑄鐵的影響和作用。三、鐵液的過熱和高溫靜置的影響在一定范圍內(nèi)提高鐵液的過熱溫度，延長高溫靜置的時間，都會導(dǎo)致鑄鐵的石墨及基體組織的細化，使鑄鐵強度提高；進一步提高過熱溫度，鑄鐵的成核能力下降，因而使石墨形態(tài)變差，