铸铁的石墨化过程与因素.doc

铸铁的石墨化过程与因素 一，铸铁的石墨化过程铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程铸铁组织形应的基本过程就是铸 铁中石墨的形成过程因此，了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材 料的组织与性能是十分重要的根据Fe－C合金双重状态图，铸铁的石墨化过程可分为三个阶段：第一阶段，即液相亚共晶结晶阶段包括，从过共晶成分的液相中直接结 晶出一次石墨和共晶成分的液相结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共 晶渗碳 体在高温退火时分解形成的石墨中间阶段，即共晶转变亚共折转变之间阶段包括从奥氏体中直接析出二 次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨第二阶段，即共折转变阶段包括共折转变时，形成的共析石墨和共析渗 碳体退火时分解形成的石墨 铸铁石墨化过程进行的程度与铸铁组织的关系概括于表中 二、影响铸铁石墨化的因素铸铁的组织取决于石墨化进行的程度，为了获得所需要的 组织，关键在于控制石墨化进行的程度实践证明， 铸铁化学成分、铸铁结晶的的冷却速度及铁水的过热和 静置等诗多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织 1.化学成分的影响各元素对待铁cn.made-in- 定性地列于表中各元素对石墨形状、分布的影响定性地列于表中。

由表可见，恃铁中常见的C，Si、Mn、P、S中，C，Si是强烈促进石墨化 的元素，S是强烈阻碍 素对铸铁的石墨化能力的影响极为复杂其影响与各元素本身的含量以及是否 与其它元素发生作用有关 ，如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化，但若其含 量极低（如B、Ce＜0.01％，T＜0.08％）时，它们又表现出有促进石墨化的作 用 2.冷却速度的影响一般来说，铸件冷却速度趋缓慢，就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行 结晶与转变，充分进行石墨化；反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变，最终获得 白口铁尤其是在共析阶 段的石墨化，由于温度较低，冷却速度增大，原子扩散困难，所以通常情况下， 共折阶段的石墨化难以充分进行铸铁的冷却速度是一个综合的因素，它与浇注温度、传型材料的导热能力 以及铸件的壁厚等因素有关而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度，这样既促进了第一阶段的石墨化， 也促进了第二阶段的石墨化因此，提高浇注温度在一 定程度上能使石墨粉化 ，也可增加共析转变 3.铸铁的过热和高温静置的影响在一定温度范围内，提高铁水的过热温度，延长高温静置的时间，都会导 致铸铁中的石墨基作组织的细化，使铸铁强度提高。

进一步提高过热度，铸铁 的成核能力下降，因而使 出现自由渗联体，使强度反而下降，因而存在一个‘临界温度’临界温度的 高低，主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速 度一般认为普通灰铸铁的临 界温度约在1500一1550℃左右，所以总希望出铁温度高些 什么样的石墨称为石墨化?石墨化多用于指钢的石墨化 钢件在工作温度和应力长期作用下，会使碳化物分解成游离的石墨，这个 过程也是自发进行的，称为P热强钢的石墨化 过程、它不但消除了碳化物的作用，而 且石墨相当于钢中的小裂纹，使钢的强 度和塑性显著降低而引起钢件脆断这是一种十分危险的转变过程 向钢中加入Cr、Ti、Nb等合金元素，均能阻止石墨化过程；另外，在冶炼 时不能用促进石墨化的Al脱氧；采用退 火或回火处理也能减少石墨化倾向 石墨最常见于大理岩、片岩或片麻岩中，是有机成因的碳质物变质而成 煤层可经热变质作用部分形成石墨少量 见于陨石中，一般为团块状，以一定方位关系组成立方体外形的多晶集合体称 方晶石墨 石墨用于制造铅笔芯、高温坩埚、润滑剂、电极、铸模面涂料、原子反应 堆的中子减速剂，以及作为人工合成金刚石的原料等 碳化过程和石墨化过程 碳化过程沃克指出：“自有机物前驱体出发，通过热处理使前者转化成具有可被控 制的 微晶排列的碳固体，这一知识乃是碳素材料科学的核心。

正是特定原料在 经历碳化 以后所生成的碳固体的结构决定碳材料的各种物理和化学性质以及它 们的应用方 向”以上说明碳化过程的重要性碳化机理依碳化所处的相态分为气相碳化、液相碳化和固相碳化IBM thinkpad T43电池 其中液相碳 化则主要与下面所述的中间相碳微珠的形成有 关，固相碳化则主要与下述聚合物的裂解碳化有关而气相碳化的发展则经历 了较长时间，下面就烃类高温热解过相进行碳化的机理进行简单的说明从20世纪初到20世纪30年代中期，石油和燃料化学工业出现了汽油、煤 油 煤气和不饱和烃如乙烯、乙炔（后者是生产有机合成原料如乙酸、甲醛、 乙醛等产物的原料） 增长需求，从而带动了高温气相热解反应的研究尽管当时科挝 都认为烃类高 温气相转化所伴生的表面碳膜为无用的副产品，但却吸引众多的学科来研究这 种碳材料的生成机理，以便创造条件抑制它的生成其中提出过的机理主要包括： 机理、液滴理论在20世纪50年代，葛利兹代尔的液滴理论几乎统治着西方 学术界，DELL Vostro 1500电池 而在俄国则以戴斯涅尔的表面 直接分解论占 统治地位将上述2种表面上相矛盾的观点加以统一成为气相热解导致生成各种亚类 型破 材料的统一理论被美国宾夕法尼亚州立大学的金尼所完成。

他从20世纪 50年代对烃类的气相热解反应动力学和机理进行了系统工作，在第三次国际碳 材料会议（1957年）的一篇总结论文中报道了几种亚类型的气相碳材料，即 表面碳材料薄膜、浅灰金属光泽〈I型碳材料）、厚碳材料膜（II型碳材料）、 海绵 状碳材料、 炭黑（汉型碳材料）当苯在900?1400 度以很 低浓度的气体通过反应管时， 主要生成I型碳材料当将反应物浓度提高时，随着 反应时间的延长，开始生 成粗糙表面的薄膜逐渐转换成气相中生长的羽毛状物，反|： HP Presario CQ40电池 应时间进一步增加使碳材料膜最后成为厚碳材料膜在同一反应器 之下游堆积有海 绵状碳材料， 最后在气流出口处沉降 有炭黑堆积物他推测了4种碳材料的生成机理：薄碳材料膜乃是在完全排除 气相反应的条件下完全由反应物直接碰撞表面而被吸附后在表面上进行脱氢聚 合而成，厚碳片乃是气相反应和纯表面热 解过程的混合生成物海绵碳则由于 更深度碳化液滴在气相凝聚、落到反应器下游，最终碳化而成炭黑则为纯气 相生成液滴在气相中吸收气体多环芳烃（反应物 的气相热解初期生成物）而长 大并最终在气相中单独碳化而成 青岛晨阳石墨有限公司位于石墨之乡。

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