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蠕墨铸铁的性能与制造方法(一)——蠕墨铸铁的石墨形态及其生长特征
蠕墨铸铁是铸铁中的一种高性能材料，具有高强度、高韧性、耐磨性和耐高温等优良特性。其中最重要的特点就是其石墨的形态，它是以蠕变的方式形成的。本文主要介绍蠕墨铸铁的石墨形态及其生长特征，以及蠕墨铸铁的制造方法。
一、蠕墨铸铁的石墨形态
蠕墨铸铁中的石墨形态是指其石墨的形状和分布规律。与普通铸铁不同，蠕墨铸铁的石墨呈蠕变状态，呈串珠状或团状，形态规则，石墨与基体之间形成了一种亲和力，因此蠕墨铸铁具有较好的强度和耐磨性能。此外，蠕墨铸铁的石墨大小比较均匀，没有大块状石墨存在。具体来说，蠕墨铸铁的石墨形态有如下几种：
1.串珠状石墨
串珠状石墨是指呈串联式排列的石墨，通常直径为10~25μm，长度为50~150μm。串珠状石墨的分布呈大范围排列，通常与铁水中的浮物附着在一起，两者固化形成一种附着物，后来又演变为串珠状。串珠状石墨通常出现在蠕变与再结晶的变换区，通常与再结晶的α铁晶粒合并形成。因此，固溶状态下的铁水和凝固初期的铸件，一般不会形成串珠状石墨。
2.团状石墨
团状石墨是指呈球状或卵状的石墨，直径为30~50μm，出现在平衡浸出区。团状石墨与铁水中Si的浓度有关，Si浓度越高，则团状石墨的含量越多，但是，Si的浓度过高可导致石墨化不完全。团状石墨在铁水凝固初期形成，而在保温时间较长时也有出现的可能。
3.网状石墨
网状石墨是指呈网状排列的石墨，通常直径为15~30μm。网状石墨通常出现在再结晶晶粒界上，最常见的出现方式为网状晶粒拓扑结构的表面石墨，在铁水凝固后，可在铸件表面上发现此类石墨。
二、蠕墨铸铁石墨的生长特征
蠕墨铸铁的石墨生长特征是指石墨在铸造过程中的形成规律和发展趋势。蠕墨铸铁石墨的生长特征主要有以下几个方面：
1.形态呈规则状态
蠕墨铸铁的石墨具有由粗到细的过程，且在凝固后形态呈串珠状或团状。串珠状石墨的分布规则和数量大小与铁水化学成分、凝固冷却速度和保温温度等有关，串珠状石墨的路径和大小与铁水铸造过程中的能量分配、副产物生成、流动状态等多方面的因素都密切相关。
2.石墨分布均匀
蠕墨铸铁的石墨分布相对均匀，没有普通铸铁那样出现大块状石墨，这归功于蠕变对铁水中微观组织的影响。在铁水中，钙元素的添加及其与碳原子的作用，能够促进石墨的形成。因此，合理调整铁水中的成分和保温时间等方面的因素可以提高蠕墨铸铁中石墨的分布均匀度。
3.石墨细小、含量均匀
蠕墨铸铁的石墨一般比较细小，通常以10μm以上为主，此外石墨含量分布也相对均匀，这都有助于提高蠕墨铸铁的材料性能，例如硬度、韧性、抗疲劳等。
三、蠕墨铸铁的制造方法
蠕墨铸铁的制造方法在整个铸造过程中，主要包括以下几个环节：
1.铁水准备阶段
铁水中的化学成分对于蠕变铸铁的制造具有非常重要的影响。因此，应尽量采用优质原材料，通过掌握适当的冶炼技术和副产品的控制，确保铁水的化学成分符合要求。
2.浇注过程
在浇注过程中，铁水应在温度合适的情况下，均匀地流至蠕变铸铁的铸型中。同时，要控制铁水冷却速度，以保证不出现大块状的石墨，同时也保证了铸件表面光洁度。
3.保温阶段
保温阶段是蠕墨铸铁于铸造过程中石墨的形成和发展的关键阶段。此时，应尽量采用温度均匀且逐渐升温的保温措施，以获得较为均匀、合理的石墨形态。
4.加工与热处理阶段
在蠕墨铸铁的加工过程中主要是进行常规铸造后的加工处理。而在热处理阶段，则应根据其具体应用进行高韧性回火、强化回火等热处理，以进一步提高其性能。
综上所述，蠕墨铸铁的石墨形态及其生长特点是其具有高性能的重要原因之一。在制造过程中，应根据其材料特性和应用要求，采取合适的铸造技术和保温措施等，以获得尽可能均匀、合理的石墨形态。