1、合金材料及熔煉蔡啟舟Tel:mail: 材料成型及控制工程專業選修課2引言合金鑄造合金、變形合金3鑄造合金鑄造黑色合金或鑄造鐵基合金鑄造有色合金或鑄造非鐵合金鑄鐵鑄鋼鑄造鋁合金鑄造銅合金鑄造鎂合金鑄造鈦合金鑄造鋅合金4 美國“現代鑄造(Modern Casting)”雜志統計36個國家和地區提供的鑄件產量數據是：全球2008年鑄件產量約為9338萬噸，比2007年(9492萬噸)降低1.5%，其中中國鑄件占世界鑄件產量36%，比2007年增長7.1%，巴西增長4.0%，美國負增長-8.6%；日本負增長-18.1%。2008年世界鑄件產量：序號國名鑄件總產量（萬噸）2

2、007年2008年1中國312733502美國118210803俄羅斯780-4印度7716805德國5845806日本6965707巴西3233408意大利2742609法國24724010韓國2022105表1 中國2009年各材質鑄件產量（萬噸）材質灰鐵球鐵可鍛鑄鐵鑄鋼鑄銅鑄鋁/鎂合金其它有色合金合計產量17008706048060335253530表2 中國2009年鑄件應用領域（萬噸）行業行業汽車汽車內燃機內燃機鑄管及鑄管及管件管件工程工程機械機械礦山礦山機械機械機床機床鐵路鐵路電力電力船舶船舶紡機紡機其其它它合計合計2009年年730510450380350280180190453

3、03853530(2008年年)61046035033044031017017060404103350百分比百分比20.714.412.750.8510.9100最新資料：2010年我國鑄件產量達3960萬噸，2011年4150萬噸6 合金材料及熔煉是材料成型及控制工程專業鑄造方向的一門專業選修課。 主要學習鑄造合金原理，包括鑄鐵、鑄鋼及有色合金的化學成分、組織與性能特點及其應用、各種合金的熔煉原理及工藝，為后期的工藝課程和實踐環節打下堅實的理論基礎。 (1) 課程的性質7(2) 學習目的 了解常用鑄造合金分類及用途； 掌握常用鑄造合金的化學成分、結晶及組

4、織形成、性能特點及其控制措施； 掌握常用鑄造合金熔煉過程中的物理化學變化規律及提高液態合金質量的途徑及措施。 通過本課程的學習，具備初步的選用鑄造合金、制定合金熔煉、球化、孕育或變質處理工藝及合金的熱處理工藝的能力；具備分析生產中有關問題和提供解決方案的能力；同時了解國內外有關鑄造合金及熔煉的最新發展方向。 8第1章 鑄鐵合金 (蔡啟舟) (鑄鐵的凝固及組織形成與控制 、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、特種鑄鐵)第2章 鑄鋼 (蔡啟舟) (鑄造碳鋼 、鑄造低合金鋼、鑄造高合金鋼)第3章 鑄造有色合金 (吳樹森) (鑄造鋁合金 、鎂合金、銅合金)第4章 鑄造合金的熔煉 (蔡啟舟、吳樹森) (沖天爐

5、熔煉、電弧爐熔煉、感應電爐熔煉及爐外精煉)(3) 主要內容9教 材： 蔡啟舟 吳樹森 編, 鑄造合金原理及熔煉 化學工業出版社，2010參考書： 陸文華 李隆盛 黃良余 主編, 鑄造合金及其熔煉 機械工業出版社，199610第一章 鑄鐵合金 111.1 概述 鑄鐵是碳含量大于2.11%、并常含有較多的硅、錳、硫、磷等元素的鐵碳合金，如：白口鑄鐵、灰口鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵、可鍛鑄鐵等。鑄鐵性能品種多樣化；鑄造性能及加工性能優良；資源廣泛；制造成本低；占鑄件總產重量的75%；占載貨車車重的20%，轎車的1012%。鑄鐵材料的重要性：121.1.1 鑄鐵的分類 灰口鑄鐵：碳全部或大部分以游離的片

6、狀石墨形態存在，斷 口呈淺銀灰色而得名。(1) 常用鑄鐵灰口鑄鐵的顯微組織F+G片F+P+G片P+G片13 球墨鑄鐵：碳全部或大部分以游離的球狀石墨形態存在。通常鑄造以前加少量球化劑（鎂或稀土）而制得。14 蠕墨鑄鐵：碳全部或大部分以游離的蠕蟲狀石墨形態存在。通常鑄造以前加蠕化劑（鎂或稀土）隨后凝固而制得的。蠕蟲狀石墨蠕墨鑄鐵基體組織15 可鍛鑄鐵：碳全部或大部分以游離的團絮狀石墨形態存在。與灰口鑄鐵相比，具有較好的韌性和塑性，因而得名，但實際上并不可以鍛造。黑心可鍛鑄鐵KTH可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線 16白心可鍛鑄鐵(珠光體基體)KTZ可鍛鑄鐵管件可鍛鑄鐵石墨化退

7、火工藝曲線可鍛鑄鐵石墨化退火工藝曲線 17(2) 特種鑄鐵 特殊性能鑄鐵(特種鑄鐵)一般指服役過程中除機悈性能外,能滿足特殊使用性能的鑄鐵。特種鑄鐵的分類： 減摩鑄鐵 抗磨鑄鐵 耐熱鑄鐵 耐蝕鑄鐵181.1.2 鑄鐵的相與組織(1) 奧氏體（A或）定義：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體（高溫組織）晶格結構：fccC的溶解度：2.11% (1148) 0.77% (727) 奧氏體的金相組織19定義：碳溶于-Fe中所形成的間隙固溶體。晶格結構：bccC的最大溶解度：0.0218%（727），室溫時僅0.008%。鐵素體的金相組織(2)鐵素體（ F或）20 在鐵碳合金中的游離態是石墨。石墨具有簡單

8、六方晶格。同一晶面上碳原子以共價鍵結合，間距0.142nm結合力較強，兩層晶面的間距為0.34nm，結合力弱。 生長方式：沿基面的擇優生長，優先生長方向為a軸方向。(3) 石墨21定義：Fe 與 C 所形成的金屬化合物晶格結構：復雜正交性能：HBS=800，0，0 硬而脆鋼中強化相（耐磨性好） Fe3CFe + C（石墨）弱的鐵磁性(230 )理論計算其熔點為1227 可用符號Cm (Cementite)(4) 滲碳體（Fe3C）22 萊氏體為介穩定系轉變時的共晶組織，由奧氏體與滲碳體組成的兩相機械混合物，冷卻到共析溫度以下時，奧氏體轉變為珠光體，由珠光體與一次滲碳體混合的組織稱為變態萊氏體。

9、 (5) 萊氏體（Ld）23 珠光體是奧氏體的共析轉變產物，由于冷卻速度較快，反應按介穩定系進行，形成由鐵素體和滲碳體組成的機械混合物。 珠光體基體的抗拉強度為(686784)MPa，硬度HBS170 330，延伸率(1525)%，是一種強度、硬度、韌性都較理想的基體。(6) 珠光體(P)珠光體組織24二元磷共晶：由(Fe3P + -Fe)組成，熔點：954 (7) 磷共晶基體為磷化鐵，其上分布有滲碳體顆粒及鐵素體小點。25三元磷共晶：由(Fe3P +Fe3C + -Fe)組成，熔點：984 261.2 鑄鐵的結晶與組織形成 1.2.1 Fe-C合金雙重狀態圖 共晶點的含碳量和溫度不同1154

10、(4.26%)(2.08%)CCLAG 1148(4.30%)(2.11%)3CCLAFe C 共析點的含碳量和溫度不同738(0.68%)CAG 727(0.77%)3CAFe C (1) 鐵碳狀態圖的二重性 27奧氏體 + 石墨能量低、穩定奧氏體 + 滲碳體能量高、亞穩定結晶熱力學石墨較Fe3C更穩定 (Fe3C Fe + G)濃度的影響 石 墨：C100% 滲碳體：C6.69%, 凝固時滲碳體的形成較石墨容易。相結構的影響 滲碳體為間隙型金屬間化合物(碳為間隙原子),冷卻 速度較快時，形成Fe3C結構所需動力小。結晶動力學28(2) Fe-C-Si準二元相圖含2.4%Si的Fe-C-Si

11、三元相圖(實線Si2.4%, 虛線Si0%) 硅減少共晶點和共析點的含碳量，促進液態石墨化和固態石墨化。 奧氏體液相線和固相線溫度均隨硅量增加而下降。 石墨液相線隨硅量增加而顯著上升，并擴大石墨液相線和共晶反應線的溫度范圍。29 隨硅量的增加，共析轉變溫度提高，有利于鐵素體基體的獲得。 硅使狀態圖出現了共晶和共析轉變的三相區 。 硅使奧氏體區縮小，硅降低了奧氏體的穩定性，使其轉變更加容易。 含2.4%Si的Fe-C-Si三元相圖(實線Si2.4%, 虛線Si0%)30(3) 合金元素對Fe-C相圖的影響31(4) 碳當量和共晶度 碳當量 為了定量分析如Si、P等元素對Fe-C狀態圖的影響，將這

12、些元素的量折算成碳量的增減，稱之為碳當量，以CE表示。)(31pwSiwcwCECE4.26% 亞共晶成分CE = 4.26% 共晶成分CE4.26% 過共晶成分32 共晶度 鑄鐵偏離共晶點的程度還可用鑄鐵的實際含碳量 和共晶點的實際含碳量的比值來表示，這個比值稱為共晶度，以Sc表示。3/ )(%26. 4pSiccwwwSScl為過共晶成分 Sc1為共晶成分 Scl為亞共晶成分33鑄鐵成分：C: 3.6%, Si: 2.1%, P: 0.2%若不計硅、磷的成分，則可能誤認為是亞共晶鑄鐵， CE = 4.37%Sc = 1.03屬共晶鑄鐵。 CE和Sc都影響鑄鐵的組織和性能，隨著CE和Sc上升

13、，石墨數量增加，尺寸增大，鐵素體量增多，強度、硬度隨之下降。341.2.2 白口鑄鐵的一次結晶 共晶溫度：11481148(4.3%)(2.11%)3(6.69%)()CCCwwwLAFe C 高溫萊氏體Ld 727時，奧氏體發生共析轉變，高溫萊氏體轉變為變態萊氏體 （珠光體、共晶滲碳體、二次滲碳體）dL35 共晶團：奧氏體 + 滲碳體 形 成 條 件 ： 快 速 凝 固 ； 石墨化能力差 生長特點：板塊狀方向生長快，垂直于板塊方向生長慢 領先生長方向為層片狀共晶結構，垂直領先方向為蜂窩形桿狀共晶結構36 共晶白口鑄鐵 亞共晶白口鑄鐵 過共晶白口鑄鐵3()dddLLLLFe CPLL共晶33d

14、ddLLFe CLLFe CLL亞共晶過共晶371.2.3 灰鑄鐵的一次結晶(1) 初生奧氏體的結晶 奧氏體的結構與形貌面心立方體原子密排面(111)生長方向100首先形成一次晶枝二次晶枝三次晶枝奧氏體為三維枝晶奧氏體樹枝晶38灰鑄鐵中的奧氏體枝晶形貌普通灰鑄鐵的液淬組織1180液淬39 奧氏體中元素的偏析先析出的奧氏體枝晶心部碳量較低，隨著溫度下降奧氏體含碳量沿固相線變化，碳逐漸增高。與碳親和力小的石墨化元素(如A1、Cu、Si、Ni、Co)在奧氏體中皆有富集，說明在奧氏體心部的含量高于奧氏體邊緣的含量，即形成晶內反偏析。白口化元素(Mn、Cr、W、Mo、V)，它們與碳的親和力大于鐵，富集于

15、共晶液體中，在奧氏體內則呈中心濃度低，邊緣濃度高的正偏析。 40化學成分 在相同碳當量的前提下，Si/C比增加，初生奧氏體的量隨之增加。合金元素 加入(0.0050.01)%Ti可在鐵水中形成TiN或Ti(CN)，對奧氏體起非均質晶核作用，游離鈦原子又促進成分過冷，以致奧氏體枝晶變長。冷卻速度 提高冷卻速度，可增加奧氏體枝晶的數量，并細化奧氏體枝晶。奧氏體結晶的影響因素41(2) 共晶凝固 在不太大的過冷度下，共晶轉變中由石墨起領先作用，石墨晶核在其生長過程中很快形成片狀分枝，鄰近鑄鐵熔體發生貧碳，促使奧氏體以石墨片的(0001)面為基礎，在石墨片之間析出。奧氏體的生長反過來又引起鄰近熔體的富

16、碳，促進了石墨片的繼續生長。 在結晶前沿，石墨片的端部始終凸出伸向熔體之中，保持著領先向熔體內生長和分枝的勢態。以每個石墨晶核為中心所形成的石墨-奧氏體兩相共生生長的共晶晶粒稱為共晶團。42亞共晶灰鑄鐵共晶轉變過程示意圖a) 共晶轉變開始階段 b) 轉變中期 c)共晶轉變終了43 片狀石墨的立體形貌44共晶團45 石墨為六方晶結構，沿基面的擇優生長，優先生長方向為a軸方向。(3) 石墨的晶體結構及片狀石墨的長大 在石墨內旋轉晶界的存在，提供了晶體生長所需的臺階，這種臺階可促進在石墨晶體的 面上即a向上的生長。 硫、氧等活性元素吸附在石墨的棱面 面上，使這個原為光滑的界面變為粗糙的界面。 vav

17、c 形成片狀石墨 (1010)(1010)46(4) 初生石墨的析出當過共晶成分的鐵水冷卻時，先到達液相線，在一定的過冷下便會析出初生石墨的晶核，并在鐵水中逐漸長大。由于結晶時的溫度較高，成長的時間較長，又是在鐵水中自由地長大，因而常常長成分枝較少的粗大片狀，這便是石墨分類標準中的C型石墨。 過共晶初生石墨471.2.4 球墨鑄鐵的一次結晶 (1) 球狀石墨的結構 球狀石墨的偏光照片 低倍觀察時，球狀石墨接近球形，高倍觀察時，則呈多邊形輪廓，內部呈現放射狀。 球狀石墨內部的年輪結構 球狀石墨的表面形態球狀石墨結構示意圖 48(2) 球狀石墨的形成機理球狀石墨形成機理應能解釋以下實驗現象： 可以

18、擺脫其本身結構上的各向異性所造成的各向生長速度的不同，而以球狀生長； 石墨球具有放射狀的內部結構且是多晶體； 提高冷卻速度有利于析出球墨；(1) 球化衰退現象。 49 核心說 核心說的依據是在石墨的中心發現了異質核心，某種異質核心的存在使石墨各向等速生長，從而形成球狀石墨。 50 過冷說 過冷說的依據是球墨析出時其共晶轉變所要求的過冷度較片墨大。這種理論認為，由于過冷使碳的過飽和度增高，結晶速度增加，石墨a 軸方向與c軸方向的生長速度的差別減小，因此石墨球化。但是，這種理論至今缺少足夠的實驗依據。人們難免提出疑問：過冷現象究竟是石墨球化的原因，還是生成球狀石墨的后果？ 51 灰鑄鐵的表面張力為

19、80-100Pa，鎂處理后鑄鐵的表面張力為130-140Pa(沒有考慮石墨晶體的各向異性)。 鐵液與石墨基底面的界面能(B-L) 鐵液與石墨棱面間的界面能(P-L) 用Ce或Mg處理的鐵液中，B-LP-L，因此石墨沿c軸生長，結果形成球狀。與此相反，當鐵液中含有S和O等表面活性元素時，B-LP-L，結果石墨沿a軸方向生長為片狀。 表面能說不能解釋純Fe-C-Si合金在一定的冷卻速度下也會得到球狀石墨，對于球化衰退現象也無法作出有力的說明。表面能說52 吸附說認為，如果石墨 面吸附有Mg、Ce等球化元素，則石墨沿c軸方向優先生長，石墨長成球狀；如果石墨 面吸附了O、S等表面活性元素，則石墨沿基面

20、優先生長，成為片狀。 由于實驗手段的限制，要確切證實微量元素在石墨表面的吸附是十分困難的。事實上，當鐵液中O、S等反球化元素含量足夠低時，石墨就有可能長成球狀。 吸附說(1010)(1010)53 希勒特(Hillert) ：Mg和Ce等元素都具有與形成非金屬結合的傾向，它們可吸附在非金屬性強的C-C結合的基面的生長前沿。如果這些元素進入正在生長的石墨中，就會妨礙螺旋位錯的發展，螺旋位錯就可能向其他新的方向分枝，成為新的螺旋位錯。這樣反復進行，則生長為球狀。 西多倫克(Sidorenko)：球狀石墨的形成是由于相互作用的螺旋位錯群聚而產生，并不需要希勒特所說的新的螺旋位錯。 螺旋位錯理論可以很

21、好地解釋球狀石墨的內部結構和外部形貌，但無法說明球墨析出時要求較大過冷的問題，也不能解釋球化衰退現象。 位錯說54 氣泡說 氣泡說認為，鐵液經過球化處理后，其中形成許多微小的氣泡，在凝固過程中，石墨在這些氣泡內結晶，形成球狀石墨。 中空的石墨球？55(2) 球墨鑄鐵的共晶轉變 球墨鑄鐵的共晶結晶是從液相中形成首批石墨球開始的，這些石墨球單獨在液相中一直長大到相當尺寸后，由于石墨球的生長，其周圍的鐵液發生貧碳，逐漸形成一個環繞石墨球的環形液態貧碳區。在一定冷卻條件下，環形液態貧碳區就會形成奧氏體晶核，并成長為奧氏體殼，從而組成石墨一奧氏體共晶團， 56 球狀石墨的奧氏休殼一旦形成，由于碳在固態奧

22、氏體中的擴散速度大大低于在鐵水中的擴散速度(僅為鐵水中的1/20)，奧氏體外殼阻礙了碳自液相的擴散，從而使石墨球的生長速度劇烈下降。結晶過程要繼續進行，除了已形成的碳一奧氏體共晶團繼續長大外，還需要有新的石墨晶核不斷地形成、長大和組成新的共晶團，直到鑄件全部結晶完畢為止。57 球墨鑄鐵的共晶結晶有以下特點。 片狀石墨共晶團的結晶過程中石墨和奧氏體基本上是同步長大的。而球狀石墨共晶團的結晶則先是石墨的形核和長大，然后才是奧氏體殼的成核和長大。 因球墨鑄鐵需要不斷地補充新晶核，共晶結晶才能完成，新晶核的產生就密要繼續冷卻，需要不斷地增加過冷度，因此球墨鑄鐵的共晶結晶不但時間較長，而且其終了溫度也比

23、灰鑄鐵低得多。(1)球墨鑄鐵的共晶團晶粒比灰鑄鐵細得多，球墨鑄鐵組織中共晶團數目為灰鑄鐵的50-200倍。58(3) 蠕蟲狀石墨的形成過程片 狀 石 墨：l/d50球 狀 石 墨：l/d1蠕蟲狀石墨：l/d=210結構特點：蠕蟲狀石墨由球狀石墨分叉而成，似片狀，但它的構造又近似于球狀石墨。59形成過程：在球化條件不充分的情況下，被奧氏體殼包圍著的球狀石墨，就會沿著與其相連的奧氏體殼的溝槽方向生長，好像球狀石墨伸出了腳似的，這種偏離了球形的石墨就是蠕蟲狀石墨。 v 蠕化率100%蠕墨數蠕化率蠕墨數球墨數v 形狀系數24/KA LK：形狀系數A：單個石墨的實際面積L：單個石墨的周長K0.15，片狀

24、石墨；0.15K0.8，蠕墨；K0.8，球狀石墨601.2.5 鑄鐵的二次結晶 鑄鐵在凝固完畢時形成的一次結晶組織中，最基本的組成相是奧氏體和高碳相(石墨或滲碳體)。在固態下繼續冷卻到室溫的過程中，鑄鐵組織還要發生一系列的相變，也就是二次結晶。二次結晶決定了鑄鐵的基體組織。 鑄鐵的二次結晶包括奧氏體中碳的脫溶以及共析轉變兩個階段。61(1) 奧氏體中碳的脫溶 根據條件不同，從奧氏體脫溶的碳可能以石墨或滲碳體兩種不同形式，相應地稱為二次石墨或二次滲碳體。穩 定 系：碳以二次石墨的形式析出 亞穩定系：碳以二次滲碳體的形式析出 62 在灰鑄鐵和球墨鑄鐵中，從奧氏體中脫溶的碳常常沉積于原有的片狀石墨或

25、球狀石墨上，使其長大，但并不改變其基本形態。 在沒有條件析出二次石墨時，一般在奧氏體晶界處析出網狀分布的二次滲碳體。沉積于原石墨形成細小的二次石墨63 白口鑄鐵在鑄型中自然地連續冷卻時，從奧氏體脫溶的碳一般通過原有的共晶滲碳體的長大而析出，或在晶界形成網狀分布的二次滲碳體。滲碳體珠光體二次滲碳體64(2) 共析轉變 奧氏體向鐵素體和石墨轉變緩慢冷卻條件下：738 CG 共析石墨沉積于原有的石墨上，而鐵素體晶核首先在石墨外緣與奧氏體晶界的結合處以及內部某些奧氏體晶界上形成。65 奧氏體向珠光體轉變7273CFe C 當鑄鐵的石墨化傾向較小或冷卻速度較快時： 共析反應形成的珠光體為和Fe3C相互交

26、替排列組織，珠光體的形成包括了形核和生長兩個過程。66 共析轉變常在奧氏體的界面或奧氏體/石墨界面上形核，先析出的領先相和奧氏體之間有一定的晶體學位向關系。一個相形成后，其鄰近的奧氏體中碳的濃度將發生改變，引起碳原子的界面擴散，為第二相的析出創造了條件。形核67 在滲碳體或鐵素體同時生長的過程中，各自的前沿和側面分別有鐵和碳的富集。在生長前沿產生溶質元素的交替擴散，使晶體生長，生長時不但有向前生長，而且有通過搭橋或分枝的方式沿其側面交替地生長，形成新片層，最后形成團狀共析領域。在一個共析領域中，所有鐵素體和滲碳體片分別屬于兩個彼此穿插的、有一定位向關系的單晶體。 共析轉變產物層片間的間距與轉變

27、溫度有關，轉變溫度降低，層片間距變小，轉變產物就由粗片狀的珠光體逐漸過渡到細片狀珠光體(索氏體)及極細片狀珠光體(托氏體)。生長68(3) 鑄鐵的石墨化鑄鐵中的碳原子析出形成石墨的過程稱為石墨化。 第一階段：過共晶鑄鐵 L G共晶、亞共晶鑄鐵 LC AE+G 第二階段：A G 第三階段：AS FP+G7387381154738共晶石墨共晶石墨一次石墨一次石墨二次石墨二次石墨1154共析石墨共析石墨69701.2.6 化學成分對鑄鐵組織的影響 (1) 碳和硅的影響 碳在鑄鐵中是促進石墨化的元素。增加含碳量，可使鑄鐵的石墨化程度增加，形成石墨的碳量增加，石墨也變得粗大，基體中珠光體數量減少，鐵素體

28、增加。在亞共晶鑄鐵中增加含碳量，能減小鑄鐵的結晶溫度范圍，使石墨分布均勻。 硅促進石墨化的作用是因為硅能使鑄鐵的共晶點和共析點向左上方移動，也就是說硅能降低碳在鑄鐵和固溶體中的溶解度，使石墨容易析出。硅提高了共晶和共析的轉變溫度，使鑄鐵在較高的溫度下進行共晶和共析轉變，有利于石墨結晶核心的穩定和碳原子、鐵原子的擴散。硅還能減弱鐵碳的結合力，促使滲碳體分解。這些都有利于石墨化過程的進行。 71碳、硅含量過低，易出現白口組織，力學性能和鑄造性能變差。碳、硅含量過高,會使石墨數量多且粗大，基體內鐵素體量增多，降低鑄件的性能。SiC白口鑄鐵白口鑄鐵灰口鑄鐵灰口鑄鐵麻口麻口鑄鑄鐵鐵共晶共晶碳、硅含量對鑄

29、鐵石墨化的影響碳、硅含量對鑄鐵石墨化的影響72(2) 硫和錳的影響 S：S是強烈阻礙石墨化元素；硫在鑄鐵中還惡化鑄鐵的鑄造性能，如降低流動性，容易產生裂紋等 。Mn：Mn是阻礙石墨化元素；促進(細化)珠光體，提高強度和硬度MnS作用石墨結晶的核心，促進石墨化Mn% = 1.7S% + (0.2-0.3)% Mn + S = MnSMn + FeS = MnS + Fe灰鑄鐵中的MnS73P：P微弱促進石墨化。含磷過高將增加鑄鐵的冷脆性。(3) 磷的影響 鑄鐵中的磷共晶鑄鐵中的磷共晶74(4) 合金元素的影響 751.2.7 主要工藝因素對鑄鐵組織的影響 (1) 冷卻速度的影響 冷卻速度越緩慢，

30、石墨化的效果越強。而快速冷卻時，難聚集100%形成石墨，聚集到6.69%C以Fe3C方式析出。 76(2) 鑄件結構的影響 在鑄造生產實際中，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出來。隨著鑄件壁厚的減小，鑄件的冷卻速度增加，鑄鐵組織中的石墨變得細小，石墨化程度降低，基體中珠光體數量增加且更細密，鐵素體數量減少，鑄鐵的強度、硬度都有所增加，但鑄件過薄，易使鑄件局部或全部出現白口組織。 M = V/A (V鑄件體積，A鑄件表面積) 鑄件的模數M：77(3) 澆注溫度的影響 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

31、過型壁向外散熱的能力，所以延緩了鑄件的冷卻速度，既可促共晶階段的石墨化，又可促進共析階段的石墨化。因此，提高澆注溫度可稍使石墨粗化，但實際中很少用調節澆注溫度的辦法來控制石墨尺寸。 78(4) 氣體的影響氫：能使石墨形狀變得較粗，同時都有強烈穩定滲碳體和阻礙石墨析出的能力。此外，還有形成反白口的傾向。氫量增加時，鑄鐵的力學性能和鑄造性能皆會惡化。 氮：阻礙石墨化，穩定滲碳體，促進D型石墨的形成，如達到一定含量，還能促進形成蠕蟲狀石墨。氮還有穩定珠光體的作用，因而可提高鑄鐵的強度。 如鐵液中的含氮量大于100ppm時，則可形成氮氣孔缺陷(象裂紋狀的氣孔)；此時可用加Ti的方法消除之。因Ti有很好的固氮能力而形成TiN硬質點相，氮氣的有害作用便可大為降低。79氧：對灰鑄鐵組織有四方面的影響：阻礙石墨化，即增高白口傾向。含氧增加，鑄鐵的斷面敏感性也增大。氧增高時，容易在鑄件