球墨铸铁
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一、QT化学成分的确定
1、确定化学成分的一般原则 1）首先应按球墨铸铁的牌号和各种性能要求 来确定； 2）同时要考虑铸件的形状、尺寸、重量及冷却速度； 3） 结合具体的生产工艺条件（如是否进行热处理，铸 型种类，有无冒口铸造，球化及脱硫工艺等）； 4）一般采用高碳、低硅、低锰、低硫磷（即一高全 低），强化孕育。
三、球铁的发展与应用 1949年世界球墨铸铁产量只有5万吨， 1960年为53.5万吨， 1970年增长到500万吨， 1980年为760万吨， 1990年达到915万吨。 2000年达到1500万吨。
四、QT的分类
• 球墨铸铁按其基体和性能特点可以分为： F体（高韧性）球墨铸铁 P体（高强度）球墨铸铁 F体+ P体混合基体球墨铸铁 B体（耐磨）球墨铸铁 A体—B体（耐磨）球墨铸铁 M体（抗磨）球墨铸铁 A体（耐热、耐蚀）球墨铸铁等；
2）稀土元素的化学性质和在铁液中的作用
• 反应平稳、操作安全。 • 有比镁更强的脱硫、脱氧作用（约为镁的四倍) • 和镁配合使用可除去密度较大的氧化夹渣，净化铁液，提 高铁液的流动性，有利于减少铸造缺陷（如冷隔、夹渣、 缩松和皮下气孔等）的形成。 • 能消除其反球化元素的干扰作用，以保证石墨球化 • 钇等重稀土元素做复合球化剂还具有很强的抗衰退能力。 • 稀土元素在铁液中具有细化石墨、强化基体提高球墨铸铁 的力学性能及耐磨、耐热和耐腐蚀性能的作用。 • 其缺点是： 稀土元素是一种辅助球化剂，与镁QT相比，G不够圆 整，稀土残留过多，会引起G球形恶化，白口倾向加大， 易发生“G漂浮”。
2、球化剂
（1）球化剂的种类
（2）球化元素的性质和在铁液中的作用 1 ) 镁的化学性质和作用
• 镁的化学性质极为活泼，易氧化，与硫和氧的亲和能力很 强，加入铁液后首先起脱硫、脱氧去气的作用，所生成的 硫化物和氧化物的稳定性高，熔点高、密度小、易上浮随 渣去除。 • 镁的球化能力最强，当铁液含硫量降至WS=0.01%~ 0.02% (原铁液硫量为WS＜ 0.07%)，铁液中残留镁WMg 残＞0.04时就可使石墨完全球化。 • 镁又是一个强烈的碳化物稳定元素； • 由于镁在球墨铸铁处理时产生激烈的沸腾作用，使铁液飞 溅，并有强烈的白光和浓烟，球化处理效果易衰退，恶化 了劳动条件，铸造性能变差，易产生夹渣、缩松和皮下气 孔等缺陷。
2、G的大小
球状G的大小，在金相显微组织放大100倍后，用测 微目镜直接测量。GB9441-88QT
G的大小可用单位面积 （mm2）上G的数量来表示。 一般来说，球径越大，其性能 越差。故单位面积上的 G数量越多，G越细化，性能 越好，如图3-3所示。
二、金相基体
金相基体有F、P、A、B、M等，应用比较广泛是F、P。 （1）F 体 F体多以分散分布块状及网状形式存在。
3、形核方式 石墨的形核分均质形核和异质形核。 4、形核物质 • 1）石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平衡石墨 • 2）岩状结构碳化物基底 • 3）氧化物 、 • 4）硫化物/ /氧化物 • 5）铋及铋的化合物 5、球状石墨的立体外貌 球状石墨在低倍显微镜下的外形近似圆球形，当放大 倍数较大时，可见其具有多边形的轮廓，内部呈放射状。
球墨铸铁的金相组织、性能特点、 牌号及技术要求
球墨铸铁的金相组织： • G+F体、G+P体、G+ F体+ P体等，而且直 接决定着球墨铸铁的力学性能。
§3.3.2.1球墨铸铁的金相组织特点
一、石墨
1、石墨的形态 1）球状石墨。其外形近似圆球状，在放大100倍的金相 显微镜下观察,其周界呈比较圆滑的圆形或椭圆形 2）团状石墨。外形似团状，周界有明显的凹凸不平 3）团虫状石墨。外形比团状不规则，边缘明显向外伸 长，呈团虫状
（5）磷共晶
磷共晶在球墨铸铁中的危害远比灰铸铁中大，它使 铸铁的硬度提高，而塑性和韧性大幅度降低。因此在球墨 铸铁中应降低磷共晶体的数量。
（6）渗碳体
渗碳体在球墨铸铁中常呈针状、条状或以莱氏体存在， 易使球墨铸铁变脆，因此生产中应尽量避免其出现。
§3.3.2.2 QT的性能特点 1、力学性能
（1）静载荷性能（包括强度、硬度、塑性和弹模 量）
二、球铁的历史
1947年，英国人H.Morrogh在实验室内采用Ce处理 铁液，得到球状石墨，并于1948年在美国铸造工程师协 会上宣布，成为球铁的发明者。 上世纪50年代初期，我国王遵明教授在东北应用球铁 获得成功。球铁历经半个多世纪的发展，取得迅速的应用 和推广。 在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的 铁，经过金相检验，具有放射状的球状石墨
（2）动载荷的性能（包括冲击韧度、弯曲疲劳强 度和多次冲击韧度)
• 冲击韧度仅对高韧性QT而言，而珠光体QT的一次性冲击 韧度比45钢低。因此，一些要求承受巨大冲击载荷的零件， 珠光体QT的应用就受到了限制。但在实标应用中的许多 零件如曲轴、连杆等工作时承受的是小能量多次冲击载荷。
（3）高温和低温力学性能
（2）焊补性能
当QT需要焊补时，在焊缝及近缝区，若镁和稀土含 量较高时易产生白口或马氏体，形成内应力和裂纹；若镁 和稀土不足时焊缝呈现灰铸铁组织，使力学性能降低。因 此，球墨铸铁焊补时所用电焊条及气焊丝可按国家标准 BG10044-88规定进行。
§3.3.2.3 球墨铸铁的牌号及技术要求
1、球墨铸铁的牌号
（5）硫 在球铁中含硫量愈低愈好，要求冲天炉熔炼铁液含硫量 WS≤0.06%~0.1%，电炉熔炼WS≤0.04% （6）镁和稀土 一般控制残余镁量为WMg残=0.04~0.06%，残余稀土量 为WRE残=0.03%~0.05%为宜。
二、QT的熔制工艺
1、QT对熔炼的需求
1）较高的出铁温度，一般＞1420~ 1460˚C。 2）对原材料的要求较高，特别是所用原生铁质量（含 wenku.baidu.com、磷量）对球墨铸铁质量影响较大 ； 3）球墨铸铁熔炼财要求铁液温度和成分稳定，波动范围 小，避免铁液严重氧化
2、基本化学成分的确定
（1）碳和硅 1）碳当量CE： 一般取WCE=4.5%~4.7%,厚大件取下 限，薄小件取上限。 2）碳量：含碳量取WC=3.6~3.9%，厚大件取下限，薄 小件取上限。 3) 硅量:对于铁素体球墨铸铁终硅量可控制在WSi = 2.4% ~2.9%；对于珠光体基体的球墨铸铁终硅量可控制在 WSi = 2.0% ~2.6%。 （2）锰 锰在球墨铸铁中主要起合金化作用。通常将含锰量控 制在WMn＜0.4%。 （4）磷 WP＜0.08%为好；
（2）P体 1）P体数量： 基体组织中珠光体数量增多，铁素体量减少，可以 使球墨铸铁的强度提髙而伸长率下降； 2）珠光体的形态： 在QT中，球光体的形态一般分为四种：粗片状珠光 体、中片状珠光体、细片状珠光体和粒状珠光体，同样都 是珠光体，随着珠光体片间在各种石墨形态中，以圆球状 石墨较好，它对金属基体的割裂作用最小；而团状和团虫 状石墨就比球状石墨差。
（3）B体
贝氏体基体是铸态球墨铸铁经等温淬火后形成的一种 组织。具有强度和硬度高、塑性及韧性好的综合力学性能。 若在450 ~ 350 ˚C等温淬火，则形成羽毛状的上贝氏体组 织； 若在350~ 230˚C等温淬火， 则形成交叉分布的细针 状的下贝氏体组织。
（4）M体及其回火组织
马氏体强度硬度髙、耐磨性能好，但塑性、韧性差。 为了保持高的硬度和强度，同时又不至于太脆，可将马氏 体经低温、中温和高温回火，分别得到回火马氏体、回火 托氏体和回火索氏体。
和其它钢铁材料一样，QT的常温力学性能随着温度 的升高而下降，伸长率则相反。
2、使用性能
包括耐磨性能、耐蚀性能、耐热性能、减振性能。
3、工艺性能 （1）切削性能
由于QT含有较多的石墨，可以在切削时起润滑作用， 使切削的阻力减小，切削速度较高。产生塑性变形使刀具 温度升髙，珠光体增多使切削性能下降,贝氏体球墨铸铁 的切削性能较差。
• 按其所含的合金元素可分为：普通球墨铸铁、合金球墨铸 铁（如V—Ti球墨铸铁等）； • 按球化剂的类型可分为：镁球墨铸铁、稀土镁球墨铸铁等； • 按其热处理状态可分为:铸态球墨铸铁、各种热处理状态 下的球墨铸铁； • 按使用条件分为：结构用球墨铸铁、耐热球墨铸铁、抗磨 球墨铸铁等。
§3.3.2
• QT的强度和性能随着基体组织的不同而不同，B下及M回 强度最高、其次是B上、S体、P体、F体。 • QT静载荷性能的一其个突出的特点是屈服点。σ0.2高， 超过正火45钢，比强度σ0.2/σb也高于钢(据测试 :QTσ0.2/σb=0.7—0.8，钢的 σ0.2/σb= 0.3-0.57)。QT可 以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高的件。 • QT硬度比同基体的钢和灰铸铁要高，所以耐磨性能好。 球墨铸铁的弹性模量在159000~172000MPa，而且随球 化率的降低而降低。
2、力学性能的检验
§3.3.3 球墨铸铁的结晶特点 一、球墨铸铁的一次结晶特点
由于QT化学成分多为共晶或稍微过共晶，所以QT的 一次结晶主要是共晶转变过程。和HT相比，其一次结晶 过程有很大的差别，
球状石墨的形核
• 球状石墨的形成经历了形核与生长两个阶段。其中的形核 是石墨的首要过程，铁液在熔炼段及随后的球化、孕育处 理中产生大量的非金属夹杂物，初生的夹杂物非常小，在 随后浇铸、充型、凝固过程相互碰撞、聚合变大，上浮或 下沉，成为石墨析出的核心。球状石墨核心形成以后，碳 原子开始在核心基底上堆砌，石墨最终生成的形状决定受 工艺条件影响的生长方式。所以，石墨生长过程的控制是 获得球状石墨的关键。
螺旋生长
3、石墨球生长的工艺措施 • 从生产实践中得知，使石墨按球状生长的工艺措施为改变 化学成分和控制冷却速度。 化学成分中，对石墨生长有 重要影响的是一些能显著改变铁液过冷倾向的元素；而引 起铸铁冷却速度产生变化的因素则是铸件壁厚、铸型以及 浇铸。这些条件的实质在于改变石墨结晶的冷却状况。
§3.3.4 球墨铸铁的化学成分及熔制工艺
球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状，有明显的 偏光效应。石墨是由很多角锥体枝晶组成的多晶体，各 枝晶的基面垂直于球径C轴呈辐射状指向球心。
片状石墨
球状石墨
四、球状石墨的生长
1、球状石墨的生长条件
a、极低的硫、氧含量 b、限制反球化元素 c、保证必要的冷却速度 d、添加的球化元素
2、石墨球的生长方式
入适量的铜和钼等稳定P体的元素。
三、G球形成的条件及立体外貌
1、 G球形成的条件 一是铁液在凝固时必须有较大的过冷度ΔT； 二是必须使铁液和石墨之间具有较大的界面张力，也就 是使铁液中的杂质（表面活性元素如S、O等）含量足够低; 三是铁液中还必须有一定的球化元素残留量； 四是要有良好的石墨成核条件，即良好的石墨化孕育。 只要满足上上几个条件，就能生产出球墨铸铁。 2、球化处理(孕育)的机理: 在铁液中加入球化剂，使铁液中的表面活性物质硫和氧 降低，铁液中石墨的界面张力增大，同时使铁液过冷度加大， 以促使球状石墨的形成。球化处理后再进行炉前孕育处理， 使石墨的成核条件得以改善，从而获得量大、形小、外形圆 整、成分均匀的球状石墨铸铁。
单个夹杂物
球状石墨的核心
复合夹杂物
二、QT的二次结晶特点
• QT的二次结晶过程与HT基本相同，铸态组织时在G球的 周围多为F体，外环为P体，从而形成QT特有的牛眼状基
体组织。若要在铸态组织中获得F体QT，除适当提高含Si
量、强化孕育获取细小的G球，还应尽量降低Mn和P的含
量；若想在铸态获得P体QT，则需要适当降低含Si量和加
§3.3 球墨铸铁
§3.3.1 概述
一、球铁的定义 球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石墨析出的铸 铁。 特点： 1、与灰铸铁相比，其金相组织的最大不同是石墨形状的 改变，避免了灰铸铁中尖锐石墨的存在，使得石墨对金属基 体的切口作用大。使得金属基体的强度利用率达到70－90 ％，从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。 2、球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金化等措施 来进一步提高其使用性能。比如，处理过的球墨铸铁可以取 得很好的韧性，延伸率高达24％；抗拉强度可以高达 1400MPa，基本接近钢材。
1、确定化学成分的一般原则 1）首先应按球墨铸铁的牌号和各种性能要求 来确定； 2）同时要考虑铸件的形状、尺寸、重量及冷却速度； 3） 结合具体的生产工艺条件（如是否进行热处理，铸 型种类，有无冒口铸造，球化及脱硫工艺等）； 4）一般采用高碳、低硅、低锰、低硫磷（即一高全 低），强化孕育。
三、球铁的发展与应用 1949年世界球墨铸铁产量只有5万吨， 1960年为53.5万吨， 1970年增长到500万吨， 1980年为760万吨， 1990年达到915万吨。 2000年达到1500万吨。
四、QT的分类
• 球墨铸铁按其基体和性能特点可以分为： F体（高韧性）球墨铸铁 P体（高强度）球墨铸铁 F体+ P体混合基体球墨铸铁 B体（耐磨）球墨铸铁 A体—B体（耐磨）球墨铸铁 M体（抗磨）球墨铸铁 A体（耐热、耐蚀）球墨铸铁等；
2）稀土元素的化学性质和在铁液中的作用
• 反应平稳、操作安全。 • 有比镁更强的脱硫、脱氧作用（约为镁的四倍) • 和镁配合使用可除去密度较大的氧化夹渣，净化铁液，提 高铁液的流动性，有利于减少铸造缺陷（如冷隔、夹渣、 缩松和皮下气孔等）的形成。 • 能消除其反球化元素的干扰作用，以保证石墨球化 • 钇等重稀土元素做复合球化剂还具有很强的抗衰退能力。 • 稀土元素在铁液中具有细化石墨、强化基体提高球墨铸铁 的力学性能及耐磨、耐热和耐腐蚀性能的作用。 • 其缺点是： 稀土元素是一种辅助球化剂，与镁QT相比，G不够圆 整，稀土残留过多，会引起G球形恶化，白口倾向加大， 易发生“G漂浮”。
2、球化剂
（1）球化剂的种类
（2）球化元素的性质和在铁液中的作用 1 ) 镁的化学性质和作用
• 镁的化学性质极为活泼，易氧化，与硫和氧的亲和能力很 强，加入铁液后首先起脱硫、脱氧去气的作用，所生成的 硫化物和氧化物的稳定性高，熔点高、密度小、易上浮随 渣去除。 • 镁的球化能力最强，当铁液含硫量降至WS=0.01%~ 0.02% (原铁液硫量为WS＜ 0.07%)，铁液中残留镁WMg 残＞0.04时就可使石墨完全球化。 • 镁又是一个强烈的碳化物稳定元素； • 由于镁在球墨铸铁处理时产生激烈的沸腾作用，使铁液飞 溅，并有强烈的白光和浓烟，球化处理效果易衰退，恶化 了劳动条件，铸造性能变差，易产生夹渣、缩松和皮下气 孔等缺陷。
2、G的大小
球状G的大小，在金相显微组织放大100倍后，用测 微目镜直接测量。GB9441-88QT
G的大小可用单位面积 （mm2）上G的数量来表示。 一般来说，球径越大，其性能 越差。故单位面积上的 G数量越多，G越细化，性能 越好，如图3-3所示。
二、金相基体
金相基体有F、P、A、B、M等，应用比较广泛是F、P。 （1）F 体 F体多以分散分布块状及网状形式存在。
3、形核方式 石墨的形核分均质形核和异质形核。 4、形核物质 • 1）石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平衡石墨 • 2）岩状结构碳化物基底 • 3）氧化物 、 • 4）硫化物/ /氧化物 • 5）铋及铋的化合物 5、球状石墨的立体外貌 球状石墨在低倍显微镜下的外形近似圆球形，当放大 倍数较大时，可见其具有多边形的轮廓，内部呈放射状。
球墨铸铁的金相组织、性能特点、 牌号及技术要求
球墨铸铁的金相组织： • G+F体、G+P体、G+ F体+ P体等，而且直 接决定着球墨铸铁的力学性能。
§3.3.2.1球墨铸铁的金相组织特点
一、石墨
1、石墨的形态 1）球状石墨。其外形近似圆球状，在放大100倍的金相 显微镜下观察,其周界呈比较圆滑的圆形或椭圆形 2）团状石墨。外形似团状，周界有明显的凹凸不平 3）团虫状石墨。外形比团状不规则，边缘明显向外伸 长，呈团虫状
（5）磷共晶
磷共晶在球墨铸铁中的危害远比灰铸铁中大，它使 铸铁的硬度提高，而塑性和韧性大幅度降低。因此在球墨 铸铁中应降低磷共晶体的数量。
（6）渗碳体
渗碳体在球墨铸铁中常呈针状、条状或以莱氏体存在， 易使球墨铸铁变脆，因此生产中应尽量避免其出现。
§3.3.2.2 QT的性能特点 1、力学性能
（1）静载荷性能（包括强度、硬度、塑性和弹模 量）
二、球铁的历史
1947年，英国人H.Morrogh在实验室内采用Ce处理 铁液，得到球状石墨，并于1948年在美国铸造工程师协 会上宣布，成为球铁的发明者。 上世纪50年代初期，我国王遵明教授在东北应用球铁 获得成功。球铁历经半个多世纪的发展，取得迅速的应用 和推广。 在河南巩县铁生沟西汉中、晚期的冶铁遗址中出土的 铁，经过金相检验，具有放射状的球状石墨
（2）动载荷的性能（包括冲击韧度、弯曲疲劳强 度和多次冲击韧度)
• 冲击韧度仅对高韧性QT而言，而珠光体QT的一次性冲击 韧度比45钢低。因此，一些要求承受巨大冲击载荷的零件， 珠光体QT的应用就受到了限制。但在实标应用中的许多 零件如曲轴、连杆等工作时承受的是小能量多次冲击载荷。
（3）高温和低温力学性能
（2）焊补性能
当QT需要焊补时，在焊缝及近缝区，若镁和稀土含 量较高时易产生白口或马氏体，形成内应力和裂纹；若镁 和稀土不足时焊缝呈现灰铸铁组织，使力学性能降低。因 此，球墨铸铁焊补时所用电焊条及气焊丝可按国家标准 BG10044-88规定进行。
§3.3.2.3 球墨铸铁的牌号及技术要求
1、球墨铸铁的牌号
（5）硫 在球铁中含硫量愈低愈好，要求冲天炉熔炼铁液含硫量 WS≤0.06%~0.1%，电炉熔炼WS≤0.04% （6）镁和稀土 一般控制残余镁量为WMg残=0.04~0.06%，残余稀土量 为WRE残=0.03%~0.05%为宜。
二、QT的熔制工艺
1、QT对熔炼的需求
1）较高的出铁温度，一般＞1420~ 1460˚C。 2）对原材料的要求较高，特别是所用原生铁质量（含 wenku.baidu.com、磷量）对球墨铸铁质量影响较大 ； 3）球墨铸铁熔炼财要求铁液温度和成分稳定，波动范围 小，避免铁液严重氧化
2、基本化学成分的确定
（1）碳和硅 1）碳当量CE： 一般取WCE=4.5%~4.7%,厚大件取下 限，薄小件取上限。 2）碳量：含碳量取WC=3.6~3.9%，厚大件取下限，薄 小件取上限。 3) 硅量:对于铁素体球墨铸铁终硅量可控制在WSi = 2.4% ~2.9%；对于珠光体基体的球墨铸铁终硅量可控制在 WSi = 2.0% ~2.6%。 （2）锰 锰在球墨铸铁中主要起合金化作用。通常将含锰量控 制在WMn＜0.4%。 （4）磷 WP＜0.08%为好；
（2）P体 1）P体数量： 基体组织中珠光体数量增多，铁素体量减少，可以 使球墨铸铁的强度提髙而伸长率下降； 2）珠光体的形态： 在QT中，球光体的形态一般分为四种：粗片状珠光 体、中片状珠光体、细片状珠光体和粒状珠光体，同样都 是珠光体，随着珠光体片间在各种石墨形态中，以圆球状 石墨较好，它对金属基体的割裂作用最小；而团状和团虫 状石墨就比球状石墨差。
（3）B体
贝氏体基体是铸态球墨铸铁经等温淬火后形成的一种 组织。具有强度和硬度高、塑性及韧性好的综合力学性能。 若在450 ~ 350 ˚C等温淬火，则形成羽毛状的上贝氏体组 织； 若在350~ 230˚C等温淬火， 则形成交叉分布的细针 状的下贝氏体组织。
（4）M体及其回火组织
马氏体强度硬度髙、耐磨性能好，但塑性、韧性差。 为了保持高的硬度和强度，同时又不至于太脆，可将马氏 体经低温、中温和高温回火，分别得到回火马氏体、回火 托氏体和回火索氏体。
和其它钢铁材料一样，QT的常温力学性能随着温度 的升高而下降，伸长率则相反。
2、使用性能
包括耐磨性能、耐蚀性能、耐热性能、减振性能。
3、工艺性能 （1）切削性能
由于QT含有较多的石墨，可以在切削时起润滑作用， 使切削的阻力减小，切削速度较高。产生塑性变形使刀具 温度升髙，珠光体增多使切削性能下降,贝氏体球墨铸铁 的切削性能较差。
• 按其所含的合金元素可分为：普通球墨铸铁、合金球墨铸 铁（如V—Ti球墨铸铁等）； • 按球化剂的类型可分为：镁球墨铸铁、稀土镁球墨铸铁等； • 按其热处理状态可分为:铸态球墨铸铁、各种热处理状态 下的球墨铸铁； • 按使用条件分为：结构用球墨铸铁、耐热球墨铸铁、抗磨 球墨铸铁等。
§3.3.2
• QT的强度和性能随着基体组织的不同而不同，B下及M回 强度最高、其次是B上、S体、P体、F体。 • QT静载荷性能的一其个突出的特点是屈服点。σ0.2高， 超过正火45钢，比强度σ0.2/σb也高于钢(据测试 :QTσ0.2/σb=0.7—0.8，钢的 σ0.2/σb= 0.3-0.57)。QT可 以代替钢制造静态承力大、材料强度要求较高的件。 • QT硬度比同基体的钢和灰铸铁要高，所以耐磨性能好。 球墨铸铁的弹性模量在159000~172000MPa，而且随球 化率的降低而降低。
2、力学性能的检验
§3.3.3 球墨铸铁的结晶特点 一、球墨铸铁的一次结晶特点
由于QT化学成分多为共晶或稍微过共晶，所以QT的 一次结晶主要是共晶转变过程。和HT相比，其一次结晶 过程有很大的差别，
球状石墨的形核
• 球状石墨的形成经历了形核与生长两个阶段。其中的形核 是石墨的首要过程，铁液在熔炼段及随后的球化、孕育处 理中产生大量的非金属夹杂物，初生的夹杂物非常小，在 随后浇铸、充型、凝固过程相互碰撞、聚合变大，上浮或 下沉，成为石墨析出的核心。球状石墨核心形成以后，碳 原子开始在核心基底上堆砌，石墨最终生成的形状决定受 工艺条件影响的生长方式。所以，石墨生长过程的控制是 获得球状石墨的关键。
螺旋生长
3、石墨球生长的工艺措施 • 从生产实践中得知，使石墨按球状生长的工艺措施为改变 化学成分和控制冷却速度。 化学成分中，对石墨生长有 重要影响的是一些能显著改变铁液过冷倾向的元素；而引 起铸铁冷却速度产生变化的因素则是铸件壁厚、铸型以及 浇铸。这些条件的实质在于改变石墨结晶的冷却状况。
§3.3.4 球墨铸铁的化学成分及熔制工艺
球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状，有明显的 偏光效应。石墨是由很多角锥体枝晶组成的多晶体，各 枝晶的基面垂直于球径C轴呈辐射状指向球心。
片状石墨
球状石墨
四、球状石墨的生长
1、球状石墨的生长条件
a、极低的硫、氧含量 b、限制反球化元素 c、保证必要的冷却速度 d、添加的球化元素
2、石墨球的生长方式
入适量的铜和钼等稳定P体的元素。
三、G球形成的条件及立体外貌
1、 G球形成的条件 一是铁液在凝固时必须有较大的过冷度ΔT； 二是必须使铁液和石墨之间具有较大的界面张力，也就 是使铁液中的杂质（表面活性元素如S、O等）含量足够低; 三是铁液中还必须有一定的球化元素残留量； 四是要有良好的石墨成核条件，即良好的石墨化孕育。 只要满足上上几个条件，就能生产出球墨铸铁。 2、球化处理(孕育)的机理: 在铁液中加入球化剂，使铁液中的表面活性物质硫和氧 降低，铁液中石墨的界面张力增大，同时使铁液过冷度加大， 以促使球状石墨的形成。球化处理后再进行炉前孕育处理， 使石墨的成核条件得以改善，从而获得量大、形小、外形圆 整、成分均匀的球状石墨铸铁。
单个夹杂物
球状石墨的核心
复合夹杂物
二、QT的二次结晶特点
• QT的二次结晶过程与HT基本相同，铸态组织时在G球的 周围多为F体，外环为P体，从而形成QT特有的牛眼状基
体组织。若要在铸态组织中获得F体QT，除适当提高含Si
量、强化孕育获取细小的G球，还应尽量降低Mn和P的含
量；若想在铸态获得P体QT，则需要适当降低含Si量和加
§3.3 球墨铸铁
§3.3.1 概述
一、球铁的定义 球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石墨析出的铸 铁。 特点： 1、与灰铸铁相比，其金相组织的最大不同是石墨形状的 改变，避免了灰铸铁中尖锐石墨的存在，使得石墨对金属基 体的切口作用大。使得金属基体的强度利用率达到70－90 ％，从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。 2、球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金化等措施 来进一步提高其使用性能。比如，处理过的球墨铸铁可以取 得很好的韧性，延伸率高达24％；抗拉强度可以高达 1400MPa，基本接近钢材。