灰铸铁中的氮
铸造中合金元素分析
1、铸铁的基本元素有哪些?各自的作用如何—对组织性能的影响?答：铸铁的基本元素为：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。
五大元素对铸铁组织性能的影响：(1)、碳本身就是构成石墨的元素，在铸铁中是促进石墨化元素。
但碳量过高，力学性能降低。
(2)、硅是强烈促进石墨化元素，但硅量过高，易使石墨粗大，力学性能降低，若含硅量过低;则易出现麻口或白口组织。
(3)、硫在铸铁中是有害元素，它以FeS的形式完全溶解于铁液中，并能降低碳在铁中的溶解度。
此外，硫在铸铁中还能恶化铸铁的铸造性能，当铁液中存在有大量硫化物时，就会降低铁液的流动性，补缩性能差，容易产生裂纹等缺陷。
因此，在灰铸铁中一般将含硫量限制在0.1-0.12%以下。
(4)、锰在铸铁中首先表现出抵消硫的一些有害作用上，因此铸铁中含有适量的锰是有益的。
通常锰的含量应控制在06-1.2%范围内。
(5)磷能增加铁水的流动性和提高铸铁的耐磨性，即铸铁的硬度随着含磷量的增加而增高，韧性则降低。
因此，普通灰铸铁中一般将含磷量限制在0.3%以下。
磷对铸铁的石墨化影响不大。
2、铸造碳钢的基本元素有哪些?各自的作用如何?答：碳钢的基本元素有：碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、磷(P)、硫(S)五大元素。
铸造碳钢是熔模铸造生产中应用极为广泛的材料。
碳钢的主要元素是碳，其含量为0.12-0.62%。
改变含碳量可在很大程度上改变钢的机械性能。
此外，钢中含有硅、锰、磷、硫四大元素，硅、锰有脱氧和去硫作用，但且含量变化不大，对性能的影响也不大。
磷、硫在钢中均为有害元素，并在不同质量要求的钢中均有一定的限制。
磷和硫在钢中含量越少越好。
3、铸造合金钢常用的合金元素有哪些?加入的目的是什么?答：(1)含碳量越高，钢的硬度越高，耐磨性越好，但塑性及韧性越差。
(2)硫是钢中有害元素，含硫量较多的钢在热压力加工时容易脆裂，这种现象通常称为“热脆”。
(3)磷能提高钢的强度，但使钢的塑性及韧性明显下降，特别在低温时影响更为严重，这种现象通常称为“冷脆”。
高强度灰铸铁生产中不可忽视的技术问题
高强度灰铸铁生产中不可忽视的技术问题1、摘要：灰铸铁是“面大量广”的常用金属结构材料。
本文主要论述了合金元素硫、锰含量及其比例，微量元素钛和氮的控制，以及孕育剂加入量对灰铸铁组织和性能的影响。
据统计，2007年我国铸件产量达到了3000万多吨，其中，灰铸铁占60-70%。
由于灰铸铁具有独特的性能特点，它在机械、机床、冶金、汽车等行业的应用中占有非常重要的位置。
改革开放30年来，我国的灰铸铁生产技术水平获得了很大提高。
但与国外先进国家相比，还存在着较大差距。
在高强度灰铸铁生产过程中，我国大多数工厂比较注重五大元素、合金元素、熔炼温度、铸造工艺等因素的控制，这些因素的控制对提高灰铸铁的内在质量和外在质量是至关重要的。
但是，还有一些其他因素没有引起人们足够的重视，这些同样对灰铸铁的质量有着重要影响，譬如，元素硫与锰的含量与比例，微量元素钛、氮的控制以及孕育剂加入量等细节的掌握。
本文就这些因素对灰铸铁组织和性能的影响进行讨论，抛砖引玉，以期引起人们的注意。
1硫、锰的控制（1）硫过去，由于我国的灰铸铁和球墨铸铁大部分利用冲天炉熔炼，铁液的增硫比较严重，导致原铁液的含硫量较高，使得铸铁的铸造性能、力学性能降低，球化效果不好，所以，在人们的记忆中硫是一个有害元素。
随着电炉熔炼工艺的发展，可以容易获得含硫量低的铁液，这对处理球墨铸铁非常有利。
但是，有些工厂在灰铸铁生产中发现，电炉灰铸铁的材质性能还不如冲天炉好。
因此，硫不能被简单的被认为是一个有害元素。
在灰铸铁生产中发现，硫量控制在一定范围内，随着硫量的增加，片状石墨长度变短，石墨形态变得弯曲，而且石墨的头部变得钝化，并细化共晶团，提高强度。
为什么硫在一定范围内，促进石墨化，改善石墨形态？硫在铁水中的溶解度很低，对Fe-C 系平衡相图的影响不是很大。
但硫降低碳在铁水中的溶解度，理应是一个促进石墨化的元素，实际上它对石墨化的影响比较复杂。
硫对铸铁的凝固呈现双重作用【1】，一方面，硫与Mn、Sr、Ba等元素形成硫化物，为共晶石墨的成核提供基底，增加共晶团数量；另一方面，硫作为表面活性元素，富集在结晶前沿，会抑制共晶团的生长，增加结晶过冷度，白口倾向增大。
钛与灰铸铁件裂隙状气孔
ＨＡＮＧ Ｊ ｉ ａ Ｙｏ ｕ ， ＸＩ Ｅ Ｂ ｏ
（ Ｈａ ｏ ｓ ｈ ｅ ｎ ｇ Ａ ｕ ｔ ｏ － Ｐ ａ ｒ ｔ ｓ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｃ ｏ ． Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｍｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ ６ ２ １ ０ ０ ０ ， Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ 补缩通道 ； 其次 ， 冒口体的有效补缩量必须足
够；
图 ６ 试制 照片（ 两 件产 品 ）
（ ４ ） 熔炼永远都是非常重要的 ， 好的冶金质量对
于解 决缩 松 、 缩孔 缺 陷非常 有利 。
参
出版 社 ． １ ９ ９ ８ ： ２ ６ ．
在生 产壁 厚差 异较 大 的球 铁铸件 的时候 ，尤其 需要 考虑 铸件 出现 缩松 、 缩 孔缺 陷 的可能 性 ， 在 工艺
Ｋｅ ｙｗｏｒ ｄｓ： Ｇｒ ｅ ｅ ｎ ｓ ａ ｎ ｄ； Ｍｏ ｄ ｕｌ ｕ ｓ； Ｆｅ ｅ ｄｉ ｎｇ ｃ ｈ ａ ｎ ｎ ｅ ｌ
灰铸铁件的氮气孔及其防止
灰铸铁件的氮气孔及其防止摘要：叙述灰铸铁件裂隙状氮气孔的主要特征、形成机理。
铁液含氮量高引起的氮气孔的防止方法是：铁液中加入钛铁，降低铸铁白口倾向和正确选用增碳剂。
防止树脂砂含氮量高引起的氮气孔的方法是：选用低氮树脂、型砂或涂料中加入氧化铁粉和避免树脂受潮。
关键词：氮气孔；含氮量；防止措施随着铸造生产的发展，出口铸件、特别是高牌号灰铸铁件的增长，我国铸造行业采用电炉熔炼、呋喃树脂等有机树脂砂造型、制芯已越来越普遍，灰铸铁熔炼废钢配比也有很大幅度的提高。
因此，出现一种裂隙状的皮下气孔也增多起来了，一些工厂由于缺乏此方面的经验而感到束手无策。
作者认为，这种裂隙状的皮下气孔大都是由于铁液或树脂砂中的含氮量过高而引起的氮气孔。
作者在日本进修铸造技术期间和在某铸造厂担任技术顾问时曾碰到和解决过此种缺陷，在此向大家介绍灰铸铁件裂隙状氮气孔的主要特征、形成机理和防止方法，以供同行参考。
1 、裂隙状氮气孔的主要特征通常，裂隙状氮气孔产生铸件的平面和边角处，垂直于铸件的表面、深度可达皮下2 em。
其形状和一般的皮下气孔有所不同，不是圆形、椭圆形、滴水状或针状的，而呈裂隙状(如图1所示)2 、裂隙状氮气孔的形成机理一般灰铸铁的含氮量为(40～70)×lO-6，适量的氮有助于改善石墨形状，促进基体的珠光体化，提高抗拉强度。
但当铁液在熔炼过程中吸收的氮量超过一定的临界值(通常大lO×lO -6)时，在铸件凝固后期析出，周围又被已经形成固体的枝晶壁所包围、得不到铁液的补充时，就会形成存在于枝晶间的裂隙状皮下气孔。
其实，这种裂隙状氮气孔不是直接由于氮气形成的。
因为氮气是非活性气体，在铁液中的溶解量低于0．015％。
而氮的化合物受铁液高温分解，成为初生态原子氮[N]，并可大量熔人铁液之中。
生产实践证明，铁液碳当量低、炉料中废钢配比高、采用电炉熔炼、树脂砂中树脂的NH2超量是产生裂隙状氮气孔的主要原因。
下面就由铁液化学成分和炉料配比、熔炼方法及呋喃树脂等氮含量而引起的裂隙状氮气孔，加以说明。
氮气孔的消除
（ 量 ；４ 在用感应 电炉熔化 时 ， Ｎ） （ ） 保证 （ 量不低 于 ６ ｐ Ｎ） ０ｐ ｍ。
关键 词 ： 灰铸铁 ； 氮气孔 ； 解决措施
了表 面 张 力 的 测 量 方法 ， 提 出了 表 面 张 力 防 止 针 孔 的 措施 。 并 关键词 ： 铁 ； 铸 针孔 缺 陷 ； 面 张 力 表 中图 分 类 号 ：Ｇ ５ ． Ｔ ２ ０６ 文献 标 识 码 ： Ｂ 文 章 编 号 ：０ ３ ８ ４ （ ０ １０ — ０ ９ ０ １０ — ３ ５ ２ １ ）４ ０ ６ — ３
一
图 １ 氮 气 孔 形 貌
Ｆ ｇ １ Ｍｏ ｈ ｌｇ ｆ ｉ ｏ ｅ ｓ ｕ ｅ ｉ． ｐ ｒ ｏｏ ｙ ｏ ｔ ｇ ｎ ｆ ｓ ｒ ｎ ｒ ｉ
２ｌ／ 代 铁 Ｉ７ ０１４现 铸 ６
牌 号灰 铁 时要采 用含 Ｎ孕育 剂增 氮 的原 因。
３ 减 少 氮 气孔 的主 要 措 施
笔 者公 司 ２０ ０ ８年 生产 的 工作 台类 铸件 废 品
图 ２所 示 ） ，可 以看 出 ：这 种缺 陷 的表 面呈银 白 色 ， 向与铸 件 顶 面垂直 ， 状 为长 条状 ， 就是 方 形 这 为 什 么从 加 工 端 面 看 有点 像 微 裂 纹 和 疏松 的原
因。
率一直很高 ， 个别 品种废品率高达 ６％， ０ 平均废 品率在 ３ ％ ０ 左右。针对上述情况 ， 采取 了多种措 施， ： 如 调整铁液成分 、 改进浇注工艺 、 改善型砂 性能等 ， 但均没能从根本上解决问题 。后在牧野 公 司下总 正 弘先生 的帮 助下 ， 终确 认 为氮 气孔 最
氮对灰铸铁件的影响
（ ３ ）调 整 后 ，从加 工厂 获
得 信 息 显 示 ，局 部 厚 大 部 位 铸 造 石 墨 晶粒 粗 大 缺 陷 有 所 减 轻 ，但
部分进入铸型内金属尚处于熔融 的界面 ，并 由表向里扩散 ，致使
金 属 表 面 Ｎ过 饱 和 ，而 在 金 属 凝
两类 （ 石墨粗大问题分析解决措 施不在本文阐述 ）。由于没有氧
一
固期 间 ，Ｎ的溶 解度急剧下 降 ，
析 出Ｎ ， 而 形 成氮 气孔 。
氮 分 析 仪 ，故具 体 Ｎ含量 不 详 。
的生 存 。
２ ． 原配料及 分析改进措 施
（ １ ）据 笔 者 调 查 了 解 ，
该 公 司熔 炼 设 备 为 １ 台３ ｔ 中 频 无 芯 感 应 电 炉 ，原 来 实 际 化 铁 ３ １ ０ ０ ｋ ｇ ，２ ０ １ ５ 年１ １ 月 中旬 以前 的
图 １
灰铸铁材 质熔炼 配料和相对应的
Ｎ会受热 分解 出ＮＨ ，又在 金属
表 面 离 解 ，而 ［ Ｎ］原 子 相 当 一
上分 布着大量零星的小孔洞 。当
Ｎ含 量 更 高 时 ， 会 发 现 加 工 面上 大 量 存 在 形 状 、长 短 不规 则且 排 列 无 序 的长 条状 内 壁毛 糙 不 光滑 的粗 大 树 枝 晶状 裂 纹 。 裂 纹是 比 氮 气 孔 更 严 重 的基 础 上 升 级 造 成 的 ，存 在 于 局 部 相 对 厚 大 的平 面
笔者在工 作中接触到一家铸 造 公司，基于控制成本 的观念 ， 在 熔 炼 配料 时大 量 使 用 严重 锈
氮气孔的产生及预防
（ 译 ： 明 ， — ａｌｚｏ ｇｎ ｅ ｘ＠１ ３．ｏ ； 翻 启 Ｅ ｍ ｉ ｈｕ ｅ ｍｂ ： ６ ｃｍ
—
编辑 ： 亚娟 ， － ｉ：ｄｔｙｊ ２ ． ｒ） 袁 Ｅ ｍａ ｘｚ ｙ＠１６ｃｎ ｌ — ｏ
５ 代 铁 ２１／ ８ 现 铸 ０２ １ ｌ
２ Ｎ 气孔 产 生 的原 因 ，
一 一
（） ａ 缺陷部位 的金相组织 （） ｂ 正常区域的金相组织
废 钢 ； 一方 面 ， 另 可通 过增 碳剂 调 整铁 液成 分 ， 以 相 对 于缩 松 而 言 ， ， 通 常 发 生 的 区域 面 Ｎ孔
达 到 降低 生 产成本 及 提高铸 件材 料 的 目的。 由 但
积 比较 大 ， 而且 比较 分散 ， 陷呈贯 穿 孔 ， 铸 件 缺 对
于废钢 中的奥氏体相可溶解和容纳不少 Ｎ， ，同时 低ｓ 条件有利于 Ｎ 的溶解 ， ： 导致铁液中 Ｎ 含量 ： 显 著上 升 。增 碳剂 中也 含有 Ｎ， 质增 碳 剂 中的 劣 （） Ｎ 量更高。所以， 感应 电炉熔炼大比例使用废 钢和增碳剂 ， 使得铁液中的 Ｎ 量显著提升 ， （ ） Ｍ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｈ ｈ ｐ ｎ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｏ ｈ ｉ ｏ ｅ ｓ ｕ ｅ ｗ ｒ ｅ ｃｉ ｅ ｓ ｆｌ ｗ ｎ ：ｔ ｅ ｄ ｆ ｃｓ ａ ｅ ａ ｏ ｍａｌ ｓｒ ｃ ：Ｔ ｅ ｓ ａ ｅ ａ ｄ ｃ ａ ａ ｔ ｓ ｃ ｆｔ ｅ ｎ ｔ ｇ ｎ ｆ ｓ ｒ ｅ ｅ ｄ ｓ ｒ ｄ ａ ｏｌ ｉ ｇ ｈ ｅ ｅ ｔ ｒ ａ ｗ ｓ ｎ ｒ ｌ ｒ ｉ ｒ ｉ ｂ ｏ ｙ ｑ ｉ ｉ，ｔ ｅ ｅｅ ｔ ｉｔ ｂ ｔ ｄ ｄ ｓ ｅ ｓ ｄ ｙ ｎ ｆ ｎ ａ ｐ ａ ｅ ｓ ｅ ｆｒ ｔ ｄ ｏ ｅ ．Ｔ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｓ ｇ ｉ ｏ ｅ ｓ ｕ ｔ ｂ ｇ ｈ ｄ ｆ ｃｓ ｓｒ ｕ ｅ ｉ ｒ ｅ ｌ ａ ｄ ｏ ｅ ｐ ｅ ｒ ｄ ａ ｐ ｒ ａ ｅ ｈ ｌ ｓ ｈ ｅ ｓ ｎ ｃ ｕ ｉ ｎｔ ｇ ｎ ｗａ ｅ ｄ ｉ ｐ ｔ ｏ ｎ ｒ
焊工高级-六_真题-无答案
焊工高级-六(总分100,考试时间90分钟)一、判断题1. 焊工职业道德是指从事焊工职业的人员从思想到工作行为所必须遵守的道德规范和行为准则。
( )A. 正确B. 错误2. 钢材的性能不仅取决于钢材的化学成分，而且与钢材的组织有关。
( )A. 正确B. 错误3. 16Mn钢的“16”代表钢中碳的质量分数平均值为16%。
( )A. 正确B. 错误4. 用电流表测量电路中的电流值时，须将电流表串联在被测电路中。
( )A. 正确B. 错误5. 原子是由带正电的质子和核外带负电的电子组成。
( )A. 正确B. 错误6. 焊接时造成焊工电光性眼炎是由于弧光中的紫外线辐射。
( )A. 正确B. 错误7. 用酸性焊条焊接时，药皮中的萤石在高温下会产生氟化氢有毒气体。
( )A. 正确B. 错误8. 铸铁焊补时，为了防止裂纹扩展，应在裂纹端部钻止裂孔。
( )A. 正确B. 错误9. 为了防止铜及铜合金焊接时产生冷裂纹，焊前工件常需要预热。
( )A. 正确B. 错误10. 钨极氩弧焊机的调试内容主要是对电源参数、控制系统的功能及其精度、供气系统完好性、焊枪的发热情况等进行调试。
( )A. 正确B. 错误11. 焊接接头拉伸试验用的试样应保留焊后原始状态，不应加工掉焊缝余高。
( )A. 正确B. 错误12. 焊接接头冲击试验的目的是用以测定焊接接头各区域的冲击吸收功。
( )A. 正确B. 错误13. 斜Y形坡口对接裂纹试件的拘束焊缝应采用单面焊接。
( )A. 正确B. 错误14. 斜Y形坡口对接裂纹试验的试验焊缝应根据板厚确定焊接道数。
( )A. 正确B. 错误15. 手工电渣焊焊补灰铸铁只适用于大型铸件上的大缺陷或巨大缺陷的焊补。
( )A. 正确B. 错误16. 铝镁合金及铝锰合金耐腐蚀性好，所以称为防锈铝。
( )A. 正确B. 错误17. 钨极氩弧焊焊接铝及铝合金常采用左向焊法。
( )A. 正确B. 错误18. 青铜具有高的耐磨性，良好的力学性能、铸造性能和耐腐蚀性能，用于制造各种耐磨零件。
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灰铸铁中的Ti和N
关于高牌号灰铁中氮的含量，以前陆续在各种帖子里面谈过自己的经历，在此再汇总一下，仅供参考：
1.06年，日本铸造专家和牧野客户对我在当时的铸造工厂，提出要求不定期化验灰铁300里面氮的含量，要求在80-120PPM，我们当时拿到外面大的金属材料研究所做了化验，都在要求范围内，具体数据记不清了。
当时的熔炼条件是冲天炉，比较好的焦炭和生铁。
08年在普什铸造，看见美国GE公司对重要灰铁铸件要求化验氮的含量也在80-120PPM，这个数据我有GE原始质量文件。
2.06年前后，由于工作中遇到电炉大量熔炼灰铁300，即在该厂由冲天炉熔炼往电炉转变期间，而电炉的灰铁300材质，总是不如冲天炉强度高（在相同CE值，和相同生铁情况下），查其中原因，逐步发现钛的含量有很大差别，通过学习，和专家讨论，感觉微量元素对于灰铁强度的影响是非常重要的新的问题。
当时国内铸造杂志已经有文章谈到此种现象和原因。
3.当时该厂新，老厂同时生产灰铁300，新厂是电炉，老厂是冲天炉，化验都在新厂打光谱，对于两种熔炼设备的成分，对照成分查找原因比较方便，即当灰铁中的钛含量在0.03%以上时，逐步影响铸铁强度，在钛含量达0.05%后非常明显，这只是一个量变到质变的过程。
钛的含量小于0.02%时灰铁强度非常好。
(在这里把钛作为微量元素来讨论的，不是把钛作为合金元素来分析。
)以后在普什就更加证明了此点，灰铁熔炼，必须注重钛的含量，否则强度，硬度要受影响。
使用好的生铁，或者以合成铸铁的方法熔炼灰铁，则钛的含量都比较低，灰铁强度，硬度比较正常。
4.冲天炉熔炼，由于氧化作用，把有害微量元素钛氧化消耗很多，铁水中钛的含量较低，则直接结果是保存了较多的氮，使氮强化基体的作用明显，而电炉熔炼中对于钛和其他各种元素烧损较少，保留了大量的钛含量，致使钛消耗大量氮，使氮强化基体的作用消失，所以同样CE值时，电炉熔炼的灰铁300强度，硬度比冲天炉的低。
以前谈到潮湿空气影响冲天炉熔炼，只所以认为主要是氮气（当然也有氢气存在）产生裂隙状气孔，是依据当时铸铁强度很好，而主要是氢气影响产生裂隙状气孔时，要明显影响灰铁强度的。
氮超过一定值，要出现氮气孔，逐步含量高时，要出现气缩和裂隙状气孔，这里肯定也有其他元素和气体存在影响因素，但是普通正常要求，上限在120PPM。
5.至于增加铁水氮的含量操作，以前也想过，没有具体操作试验。
因为99年在台湾首屋铸造工作时，库房里面的增碳剂分为高，中，低氮三种，那么我们如果发现铁水中钛的含量较高，可能影响强度时，是否可以加入高氮含量的增碳剂来抵消钛的影响，增加氮的强化作用呢？现在看可能是氮的化验比较困难，炉前临时操作，量和度的掌握不可能准确，希望有这方面经验的朋友介绍。
今天顺便汇总了以前在各种帖子里面对于氮影响灰铁强度的看法，不对的请批评！，不足的请补充。
感谢4楼朋友发的几篇文章，但是时间较久了。
翟老师的书，对铸铁氮氢等等元素影响，作用说得比较全面。
氮在灰铸铁中的作用
氮在铸铁中的含量很低，一般情况下其溶解度只有0.01%左右。
1953年道森（Dawson）等人首先报道了氮可以改善灰铸铁的石墨形态，强化其基体组织，从而提高其力学性能，从此氮在铸铁中的作用引起了人们的重视。
一、氮对灰铸铁相变温度的影响
作者采用Fe-C-Si-Mn合金，加入纯氮，用差热分析和微分热分析方法测定了氮对灰铸铁平衡及非平衡相变温度的影响。
图7─2为Fe-C3.27-Si2.15-Mn0.16、Fe-C3.45-Si2.15-Mn0.16和Fe-C3.45-Si2.15-Mn0.80三种成分灰铸铁溶液的一次相变温度与氮含量的关系，图中表示升温时测定的平衡初生奥氏体转变温度，表示降温时测定的非平衡初生奥氏体转变温度，分别表示平衡共晶转变开始和终了温度，为非平衡共晶转变温度。
结果表明，氮使铸铁溶液的平衡和非平衡一次结晶温度降低，结晶过冷度增大，共晶转变的温度区间增大。
当铸铁中锰含量较高时，氮对共晶转变开始温度几乎没有影响。
图7─3为上述三种成分铸铁的共析转变温度与氮含量的关系，图中TP1和TP2分别为共析转变的开始和终了温度。
该图表明，氮使灰铸铁共析转变温度降低，转变的温度区间增大。
氮对灰铸铁共析转变温度的影响程度与灰铸铁的含碳量有关，含碳量愈高，氮的影响愈显著。
二、氮对铸铁中石墨组织的影响
氮对铸铁中石墨组织的形态、数量和分布都有显著影响。
日本学者张博等人的研究表明，在铸铁中吹入一定量的氮，可以在不加任何球化剂的条件下获得球墨铸铁。
作者在采用单相凝固的方法研究纯Fe-C-Si-Mn合金中氮的作用时，也发现过球状石墨。
对于普通灰铸铁，氮使石墨片长度缩短，弯曲程度增加，端部钝化，长宽比减小。
氮对石墨表面形貌的影响与铸铁中锰含量有关。
当铸铁中含锰量较低时，氮对石墨表面形貌没有明显影响；当铸铁中含有一定量的锰时，加氮后石墨表面变粗糙，并出现明显的纹理（如图7─4所示）。
7─4氮对石墨表面形貌的影响
(a) Fe-C-Si-Mn-0.0042%N (b) Fe-C-Si-Mn-0.0110%N
三、氮对灰铸铁基体组织的影响
氮对灰铸铁基体组织有显著的作用。
氮使初生奥氏体一次轴变短，二次臂间距减小；使共晶团细化；使珠光体数量增多。
对于高碳当量的灰铸铁，加入适量的氮可得到百分之百的珠光体基体组织。
虽然有报道氮可以使珠光体片层间距减小，但是作者采用具有图象分析功能的扫描电镜仔细研究了加氮前后灰铸铁珠光体的片层间距，没有发现氮对片层间距有影响。
四、氮在灰铸铁中的分布及对灰铸铁组织的作用机制
由于氮在灰铸铁中含量很低和氮元素本身测试上的困难，定量测定氮在灰铸铁中的分布并进而揭示氮的作用机制目前还难以做到。
作者采用纯Fe-C-Si-Mn合金，配合凝固控制技术，对氮在灰铸铁凝固过程中的分布和作用机制做了定性的探讨。
波谱检测表明，在初生奥氏体析出过程中，氮在奥氏体和残留液相中的浓度没有明显差别。
用俄歇谱仪测定共晶转变后石墨表面氮的浓度，发现共晶转变过程中石墨表面有几个原子层厚度的氮吸附层。
波谱检测表明，石墨中氮的浓度明显高于基体。
由此可见，氮在石墨表面的吸附阻碍了石墨的长大，从而细化了灰铸铁的共晶转变组织。
在石墨长大过程中，吸附在石墨表面的氮原子固溶在石墨中，使石墨在长大过程中晶格产生畸变，晶体缺陷增多，导致石墨片产生弯曲和分枝倾向增大。
铸铁中的锰加剧了氮在石墨表面的吸附，使石墨表面
变粗糙。
锰对氮的作用有重要影响，当铸铁中含锰量很低时，氮对灰铸铁的作用主要表现在对基体组织的作用上；而当铸铁中含有一定量的锰时，氮的作用主要表现在石墨组织上。
用X射线衍射法测定加氮前后灰铸铁中铁素体和渗碳体的晶格常数，发现加氮后铁素体和渗碳体的晶格常数均有比较明显的增大。
这说明，尽管在基体组织中氮的浓度低于在石墨中的浓度，但无论是铁素体还是渗碳体中都含有氮，而且氮是作为间隙原子固溶在铁素体和渗碳体中的。
氮原子固溶在铁素体和渗碳体中造成铁素体和渗碳体晶格产生畸变，提高了灰铸铁基体组织的显微硬度。
在灰铸铁中，氮和稀土有显著的交互作用，同时加入这两种元素可尽一步提高它们的作用效果。