铸铁中的五种石墨型

球墨铸铁球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。

与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。

因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％灰铸铁—般只能利用基体强度的30％。

球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。

球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。

而且，各个时期都有代表性的产品或技术。

20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面轻量化、近终型球墨铸铁。

如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。

据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨o球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。

表1xx试块球墨铸铁牌号牌号QT400－18QT400－15QT450－10QT500－7QT600－3QT700－2QT800－2抗拉强度RmMPa400400450500600700800断后伸长率A％1815107322布氏硬度HBW130～180130～180160～210170～230190～270225～305245～335主要金相组织铁素体铁素体+珠光体+铁素体珠光体或回火组织贝氏体或回火组织QT900－～360球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。

其中，最具代表性的形态是球状。

在光学显微镜下观察球状石墨，低倍时，外形近似圆形；高倍时，为多边形，呈辐射状，结构清晰。

经深腐蚀的试样在SEM 中观察，球墨表面不光滑，起伏不平，形成一个个泡状物。

经热氧腐蚀或离子轰击后的试样在SEM中观察，球墨呈年轮状纹理，且被辐射状条纹划分成多个扇形区域；经应力腐蚀即向试样加载应力后观察，呈现年轮状撕裂和辐射状开裂。

灰铸铁中石墨的分类分级与显微检测摘要介绍国标GB/T7216-2009、美标ASTMA-247（2010）及国际标准ISO945-1：2008对灰铸铁中石墨的分类分级；分析不同石墨形态的特点、成因及对性能的影响；对石墨的显微检测做了详细的说明。

关键词灰铸铁；石墨形态；石墨尺寸；检测位置灰铸铁是指显微组织中石墨成片状的铸铁，由于灰铸铁具有生产工艺简单、成本低廉和良好的使用性能等特点，所以在工业上得到广泛的应用。

GB/T9439-2010《灰铸铁件》中根据与同炉同包次相近的冷却条件下，按Φ30mm的单铸试棒的抗拉强度分级，规定了HT100、HT150、HT200、HT225、HT250、HT275、HT300、HT350八个级别的灰铸铁牌号。

各牌号中的数据为其单铸试棒具有的最低抗拉强度值（MPa）。

灰铸铁凝固结晶缓冷后的组织为：石墨+珠光体和铁素体（或全部珠光体），受化学成分、冷却条件等的影响，有时可出现磷共晶和碳化物。

在灰铸铁中，基体组织对性能会有影响，但对强度等起决定性影响的是石墨的形态及其大小。

1 国标、美标及国际标准中灰铸铁的石墨形态分类（1）美国材料与试验学会标准ASTMA-247（2010）将铸铁（包括灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁）中出现的石墨分为7种类型，分别用罗马数字Ⅰ到Ⅶ表示，而Ⅶ类（片状）石墨又分为A、B、C、D、E五种分布形状。

见表1。

表1 美国 ASTMA-247（2010）的石墨类型（2）国际标准ISO945-1：2008将铸铁中石墨形态分为种，分别用罗马数字Ⅰ-Ⅵ表示，与美标分类不同，Ⅰ类为片状、Ⅱ类星状、Ⅲ类蠕虫状、Ⅳ团絮状、Ⅴ团状、Ⅵ类为球状，未列开花状石墨。

Ⅰ型（片状）石墨再分为A、B、C、D、E五种形状。

（3）我国根据石墨形态特征和生产过程特点将铸铁分为球墨铸铁、灰铸铁、可锻铸铁及蠕墨铸铁四大类。

国标GB/T7216-2009《灰铸铁金相检验》将灰铸铁中石墨类型分为A、B、C、D、E、F共6种，其定义及说明见表3。

其根本区别就是石墨形态的差异：灰铸铁的石墨形态一般呈层片状，力学性能相对于这四种来说是最差的； 蠕墨铸铁石墨呈蠕虫状，性能强于上面的； 同理，球墨铸铁的石墨经过球化退火后呈球团 状，力学性能比蠕墨铸铁强一点； 可锻铸铁的力学性能是这四种中最好的，与铸钢可媲美，故名；但真正意义上，它并不能用来锻造。

石墨形态很细小，均散分部。

两种铸铁都有有较高的强度和韧性，两者的区别就是可锻铸铁有较高冲击韧度，而球墨铸铁有较高耐磨性能。

灰铸铁组织里的石墨是以片状存在,球墨铸铁组织里的石墨是以球状存在的 区别: 1．看切削加工面灰铁：呈灰色，光泽很暗，表面看来较粗糙。

球铁：灰色，光泽较灰铁亮，表面粗糙程度似灰铁。

2.锉削试验灰铁：锉削阻力较小，锉削时发出“唰唰”声，极少粘锉，屑末呈灰黑色，有少量银白亮点，细看颗粒大小不一，以小颗粒细末为主，用手指碾磨，很容易使手指染黑。

球铁：锉削时阻力比灰铁略大，也有较明显的“唰唰’’声，极少粘锉，屑末呈灰黑色，有细密的亮点，颗粒大小不等，但以大颗粒为主，用手指碾磨屑末，可使手指染黑，但较灰铁染黑程度轻。

3．听敲击声灰铁：声音低沉，持续时间极短。

球铁：声音清脆，有余音，持续时间较短。

灰铸铁强度\塑性低(片状石墨割裂基体,引起应力集中),脆性大,消振性能好.主要用来生产一些强度要求不高,主要承受压应力的各种箱体\底座等.球墨铸铁:球形石墨对基体的割裂作用降到最低,应力集中作用最小,故其强度很高,可以和中碳钢蓖美,可以充分发挥基体的性能,且有一定的塑性和良好的韧性.常用来制作一些强韧性要求高且形状复杂(铸造性能比钢好,但比灰铸铁要差)的工件,比如内燃机曲轴\连杆等之类的零件.球墨铸铁一般还可以经过热处理来进行强化,而灰铸铁一般不能经过热处理来提高强度(片状石墨的影响).。

常用铸铁的牌号、组织与性能作者：佚名 转贴自：重庆大学您要打印的文件是：常用铸铁的牌号、组织与性能常用铸铁的牌号、组织与性能铸铁中的石墨形态、尺寸以及分布状况对性能影响很大。

铸铁中石墨状况主要受铸铁的化学成分及工艺过程的影响。

铸铁中石墨形态（片状或球状）在铸造后即形成；也可将白口铸铁通过退火，让其中部分或全部的碳化物转化为团絮状形墨。

工业上使用的铸铁很多，按石墨的形态和组织性能，可分为普通灰口铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁和特殊性等。

一、灰口铸铁灰口铸铁是价格最便宜、应用最广泛的一种铸铁，在各类铸铁的总产量中，灰口铸铁占80%以上。

1．灰口铸铁的化学成分和组织特征在生产中，为浇注出合格的灰铸铁件，一般应根据所生产的铸铁牌号、铸铁壁厚、造型材料等因素来调节铸铁的化学这是控制铸铁组织的基本方法。

灰口铸铁的成分大致范围为：2.5～4.0%C，1.0～3.0%Si，0.25～1.0%Mn，0.02～0.20%S，0.05～0.50%P。

具有上述成的液体铁水在进行缓慢冷却凝固时，将发生石墨化，析出片状石墨。

其断口的外貌呈浅烟灰色，所以称为灰口铸铁。

普通灰口铸铁的组织是由片状石墨和钢的基体两部分组成的。

根据不同阶段石墨化程度的不同，灰口铸铁有三种不同组织，见图8-2。

2．灰口铸铁的牌号、性能及用途灰口铸铁灰口铸铁的牌号、性能及用途如表8-2所示。

牌号中“HT”表示“灰铁”二字汉语拼音的大写字头，在“HT”数字表示最低抗拉强度值。

重庆大学精品课程－工程材料图8-2 铁素体基灰口铸铁的显微组织从表8-2可以看出，在同一牌号中，随铸件壁厚的增加，其抗拉强度降低。

因此，根据零件的性能要求选择铸铁牌号时同时注意到零件的壁厚尺寸。

灰口铸铁的性能与普通碳钢相比，具有如下特点：（1）机械性能低，其抗拉强度和塑性韧性都远远低于钢。

这是由于灰口铸铁中片状石墨（相当于微裂纹）的存在，不仅在处引起应力集中，而且破坏了基体的连续性，这是灰口铸铁抗拉强度很差，塑性和韧性几乎为零的根本原因。

灰口铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁
片状石墨（未浸蚀）团絮状石墨（未浸蚀）球状石墨（未浸蚀）蠕虫状石墨（未浸蚀）放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
灰口铸铁灰口铸铁灰口铸铁
F基＋片状石墨（F＋P）基＋片状石墨P基＋片状石墨
放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
1 / 21 / 2
可锻铸铁可锻铸铁球墨铸铁F基＋团絮状石墨P基＋团絮状石墨F基＋球状石墨放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
球墨铸铁球墨铸铁高磷铸铁
（F＋P）基＋球状石墨P基＋球状石墨P基＋片状石墨＋磷共晶放大倍数400×放大倍数400×放大倍数400×
2 / 22 / 2。

实用！球墨铸铁球化等级对照图！
球墨等级一级
光学放大倍数：100×
浸蚀剂：未侵蚀
材料及状态：球墨铸铁
处理：铸态
组织及说明：图中石墨呈球状，少数团状，球化率为≥95%，球化级别为1级
球墨等级二级
光学放大倍数：100×
浸蚀剂：未侵蚀
材料及状态：球墨铸铁
处理：铸态
组织及说明：图中石墨大部分呈球状，余为团状和极少量团絮状，球化率为90%～＜95%，球化级别为2级。

球化等级：三级
光学放大倍数：100×
浸蚀剂：未侵蚀
材料及状态：球墨铸铁
处理：铸态
组织及说明：图中石墨大部分呈团状和球状，余为团絮状，球化率为80%～＜90%，球化级别为3级。

球化等级：四级
光学放大倍数：100×
浸蚀剂：未侵蚀
材料及状态：球墨铸铁
处理：铸态
组织及说明：图中石墨大部分呈团絮状和团状，少量蠕虫状，球化率为70%～＜80%，球化级别为4级。

球化等级：五级
光学放大倍数：100×
浸蚀剂：未侵蚀
材料及状态：球墨铸铁
处理：铸态
组织及说明：图中石墨呈分散分布的蠕虫状和球状、团状、团絮状，球化率为60%～＜70%，球化级别为5级
球化等级：六级
光学放大倍数：100×
浸蚀剂：未侵蚀
材料及状态：球墨铸铁
处理：铸态
组织及说明：图中石墨呈聚集分布的蠕虫状和片状及球状、团状、团絮状，球化级别为6级
来源：制造微联盟。

C型石墨主要出现于碳当量很高（过共晶）、冷却缓慢的铸铁中，有粗大片状初生石墨，也有小片状石墨，有时部分石墨片上有带尖角的块状。

过共晶铁液冷却时，通过液相线后，在一定的过冷度下析出初生石墨，并在液相中逐渐长大。

由于结晶温度较高，成长时间较长，形成分枝较少的粗大片状。

温度降低到共晶温度时，发生正常的共晶转变，这时产生的石墨是正常的共晶石墨（A型石墨），最终的结果是在粗大的石墨片之间分布有正常的共晶石墨。

因此，C型石墨是由粗大、块状石墨和A型石墨构成的。

C型石墨可使铸铁的热导率提高，改善其抗热冲击的能力，但对铸铁的力学性能影响较大，一般的结构铸件不应有这种石墨。

亚共晶铸铁中，偶尔也能见到这种石墨。

如：用感应电炉熔炼而炉料中生铁块用量过多时，由于原生铁遗传的影响，就可能出现带尖角的块状石墨；孕育剂加入量过大，造成局部硅元素富集，也会产生这种石墨。

铸铁中反石墨化元素铸铁是一种常见的铁基金属材料，其主要成分是铁和碳。

而铸铁中的反石墨化元素则是指对铸铁中的石墨形态进行抑制或改变的元素。

本文将围绕铸铁中的反石墨化元素展开讨论，探究其作用、影响以及应用领域。

一、反石墨化元素的作用铸铁中的石墨是由碳在铁基体中析出形成的，常见的石墨形态有片状石墨和球状石墨。

而反石墨化元素的作用就是抑制或改变铸铁中的石墨形态，使其呈现出其他形态，如毛状石墨或蠕虫状石墨。

具体来说，反石墨化元素可以通过以下几种方式影响铸铁中的石墨形态。

首先，它们可以改变石墨的晶格结构，使其变得更加稳定，从而减少石墨的析出。

其次，它们可以与碳元素形成化合物，使碳难以析出为石墨。

此外，反石墨化元素还可以通过改变铸铁中的冷却速度或形成非均匀组织结构，从而影响石墨的形态。

二、反石墨化元素的影响反石墨化元素对铸铁性能的影响是多方面的。

首先，它们可以显著改变铸铁的力学性能。

通过抑制石墨的析出，反石墨化元素可以使铸铁的硬度和强度提高，同时降低其塑性和韧性。

此外，反石墨化元素还可以改善铸铁的耐磨性和耐蚀性，使其在特定环境中具有更好的性能。

反石墨化元素还可以影响铸铁的热处理性能。

由于石墨的形态改变，铸铁的热处理工艺也需要相应进行调整。

例如，在铸铁中添加了反石墨化元素后，需要采取更高的温度或更长的时间来实现所需的组织结构和性能。

反石墨化元素还可以影响铸铁的凝固过程。

它们可以改变铸铁的凝固路径，影响固相转变的温度和速率。

这对于铸铁的组织结构和性能都有重要影响，需要在铸造过程中加以考虑。

三、反石墨化元素的应用领域由于反石墨化元素对铸铁性能的显著影响，它们在许多领域都得到广泛应用。

其中，最常见的应用就是汽车工业和机械制造业。

在汽车工业中，铸铁零件常常需要具备一定的强度和硬度，以承受复杂的工作环境和载荷。

而反石墨化元素的添加可以提高铸铁的力学性能，使其更适合制造汽车零件。

类似地，在机械制造业中，铸铁也广泛应用于各种机械零件的制造，而反石墨化元素的应用可以进一步提高铸铁的性能和耐久性。