石墨球数与冷却速度对基体组织和力学性能的影响

当孕育处理良好并且是薄壁铸件时，石墨球数在每1mm2 上可达1500个或者更多，伴随的金属基体是铁素体；在非常缓慢冷却的厚大断面（壁厚250mm）铸件中心部位，石墨球数在每1mm2 上可能只有5个，由于碳的扩散距离加长，伴随的金属基体则是珠光体。在单位面积上的石墨球数与铁液所提供的有效石墨核心数量有关，尤其是与冷却速度有关。随着铸件壁厚的增加 （即冷却速度的减慢），石墨球数减少，因而力学性能恶化（见图9-1）。当主要是铁素体基体时，抗拉强度随铸件壁厚增加而下降的程度不大，但伸长率却明显下降；相反，对于主要是珠光体基体来说，抗拉强度随铸件壁厚增加而迅速下降，而伸长率却下降不多（这是因为它在薄壁时的数值很小）。此时，力学性能的恶化是由于形成了不规则的石墨球和粗大的共晶团所致。在缓慢冷却时，由于偏析还会出现晶间碳化物。在厚大断面的球墨铸铁件中因出现畸变石墨和晶间碳化物，致使力学性能急剧下降。

图9-1　铸态与经正火和退火处理的球墨铸铁抗拉性能的对比