石墨的形态如形状、尺寸和分布实验图像显微镜

石墨的形态如形状、尺寸和分布实验图像显微镜

球墨铸铁中的片状断裂缺陷
  像灰口铸铁中氮裂缝一样，球墨铸铁中的片状断裂还从来没有得到满意地解释。当
然球墨铸铁应该总是出现韧性断裂，但有时候，铸件在断裂过程中表现出很低的断裂强度
和延伸率，断裂表面似乎由很多较大的脆性晶粒组成。
石墨的形核与生长
  大多数球墨铸铁的性能由石墨的形态如形状、尺寸和分布所决定。对球墨铸铁的强
度和韧性有重大影响的原因是石墨本身的强度为零以及石墨与基体的结合强度很弱，因
此石墨就像铸铁基体中的裂纹。裂纹的形状、尺寸和分布决定着球铁的性能(这就像轻合
金中含有高密度的双层膜。对于球墨铸铁来说，石墨就像被回旋成球状的双层膜，而灰口
铸铁中的石墨与铝合金中展开的双层膜裂纹相类似)。
  过去，人们很少去注意铸铁的枝晶结构和铸态基体的晶粒尺寸。尽管这些问题有一
定的科学研究兴趣，在这里，研究这些问题的方法总体来说还是比较有效和实用。在这种
情况下，铸态基体结构不是相对重要的因素，重要的特征是：①决定延伸率和韧性等性能
的高密度缺陷(石墨粒子起裂纹作用)；②决定铸铁的强度和硬度的室温下金属基体的结
构，不管是铁素体还是珠光体。
  纵观铸铁的大量研究工作和相关著作，似乎没有必要将此内容再写进本书。当然，这
里并不打算讨论与铸铁性能有关的内容。但是，近来的一些思考有助于阐明几个难以理
解的传统问题，例如孕育问题。因此有必要总结出一些新的概念。
  铸铁中有意地添加外来核心，促使石墨形核，叫作孕育。铸铁的孕育对于石墨的可再
生性和均匀分布非常有利，这对成功获得具有可重复性的力学性能和良好的机加工性能
非常重要。
  成功的孕育剂有硅铁(Fe和si的合金，通常含75％si，记作FeSi)、硅酸钙和石墨。
这些物质作为添加剂在浇注前加入到金属液即可。有效孕育时间设计为15  20min的
孕育剂，一般为颗粒状，直径尺寸在5mm左右，如果添加得很晚(浇注随流加入)，颗粒直
径尺寸一般接近lmm。孕育实施得较晚通常是因为孕育效果在随后会慢慢消失所致，这
个过程叫作衰退。
  硅铁是常用的首选添加剂，被称为“洁净的”孕育剂。而硅酸钙被认为是“脏的”孕育
剂，因为Ca和空气反应形成固态CaO表面膜(与硅铁不同，它生成液态硅酸盐膜)。在设
计良好的浇注系统中(能减少表面湍流)，选用CaSi添加剂更为合适，与球墨铸铁中用Mg
作为孕育剂球化一样。应当清楚地认识到，普通的FeSi孕育剂本身不起形核作用，这是
因为铸造时铁水的温度高于FeSi金属间化合物的熔点，所以整个FeSi颗粒会熔化。

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