普通球墨铸铁化学成分的一个显著特点是碳当量高于灰铸铁，一般CE在4.2-4.6%之间。选择高碳当量主要是因为:经过球化处理的球墨铸铁凝固过冷倾向高，容易产生渗碳体组织，因此需要提高铁水中碳活度，改善石墨化条件。即使石墨数量因碳量提高而增加，球状石墨对材料力学性能的影响也远小于同体积片状石墨的影响。另外，原铁水中的碳与球化元素化合而进入熔渣，使碳有所烧损。因此，炉料配制的碳量应适当提高。

 　　 球墨铸铁碳当量对石墨球总数的影响。可见当球体平均尺寸基本相同时，CE=4.4%的球墨铸铁的石墨球数几乎是CE=4.2%的1.5倍。当CE较低时，碳当量的变化对石墨球数的影响更明显。CE值越高，碳促进石墨化的能力就越强。当含硅量相同时，为了避免渗碳体析出，相对散热能力较强的小模数铸件就需要更高的含碳量。

    球墨铸铁中碳含量过高是不利的。石墨球尺寸增大，数量增多，可能会引起石墨漂浮，造成铸件中石墨宏观偏析。较大的球体结构稳定性差，容易蜕变成爆裂状石墨或碎块状石墨。

碳促进石墨化的能力比硅强，但碳促进铁素体生成的能力低于硅。碳当量相同时，提高硅量能使亚共晶成分铁水的共晶温度上升。甚至在碳当量很低的情况下也能抑制碳化物的生成。另外，孕育剂中的硅比原铁水中的硅更能促进石墨化。

硅提高共析转变三相（γ+α+G）共存区温度并使共存区温度范围扩大。这表明奥氏体进行共析转变的温度范围加宽。在相同冷速率下，石墨周围的铁素体晕轮发育更充分，铁素体数量增加。

    基体相同的球墨铸铁和灰铸铁硅含量有一定的差别。球墨铸铁的硅含量一般高于灰铸铁，以抑制铁水较高的过冷倾向。根据铸件的壁厚不同，铁素体基体球墨铸铁的硅含量一般在2.5-3.0%，而珠光体基体球墨铸铁的硅含量一般为2.1-2.6%。

    硅量过高能使韧性-脆性转变温度提高，对铸件的低温性能不利。特别是高磷球墨铸铁低温脆性对硅含量是非常敏感的。

    锰是较弱的碳化物稳定元素。锰溶于Fe3C形成的（Fe、Mn）3C随锰量变化而改变分布形态。锰含量低时，渗碳体在晶界上以孤立状态分布。锰量增加时逐渐形成网状，使球墨铸铁的韧性下降。锰促进渗碳体形成的能力受硅的抑制。

    锰有抑制铁素体生成，降低基体中铁素体和珠光体含量比的作用。锰量较低时，硅强力促进铁素体的生成。锰量较高时，硅对铁素体生成量的影响相对减弱。在生产铁素体基体球墨铸铁时，控制锰含量非常重要。相反，在生产珠光体基体球墨铸铁时，则必须要有一定的锰含量。厚壁铸件不能只靠提高锰含量来获得珠光体组织，以免在缓慢冷却过程中锰向晶界偏析并形成晶间碳化物，而应加入少量的铜或铜和钼等元素促进珠光体的形成。

    磷对高韧性球墨铸铁的性能的危害特别显著。磷含量从0.1%增加至0.2%，磷共晶量增加2倍以上，冲击韧性下降80%。因此，高韧性球墨铸铁应严格控制磷含量，控制在0.06%以下，同时需要严格控制钒、铬等碳化物形成元素，避免增加三元或四元磷共晶量。

    硫是干扰石墨球化的表面活性元素。铁水中加入球化元素后，大部分的硫与球化元素化合而进入熔渣。剩余的硫化物有些能够成为与石墨晶体有一定共格关系的物质，可以作为石墨形核基质，促进石墨球的形成。生产试验数据显示，硫含量为0.06%和硫含量为0.025%的原铁水利用镁处理制成球墨铸铁后，者的石墨球数量为后者的两倍。这样的情况应该与硫化物增加石墨核心数目有关。

NJ-TG4型炉铁水质量管理仪用于炉快速测定灰铸铁和球墨铸铁铁水的碳当量（CEL）、碳含量（C%）、硅含量（Si%）、锰含量（Mn%）；预测普通灰铸铁的抗拉强度等。操作人员经简单培训即可操作。

技术参数

              南京诺金高速分析仪器厂

                 2023年10月31日

原创作者：南京诺金高速分析仪器厂