图3 碳含量对潮砂铸型铸造的测试件发生表面缩孔和内部不致密性的影响
石墨漂浮:
在高碳含量的铸铁中,通常碳量超过3.5%,而碳当量(碳当量的定义式为CE=C% 1/3*Si%)大于约4.3时,在铁水中生产的石墨球就可能在铸件上表面和芯子下表面漂浮而产生偏析,形成高碳含量区(如图4)。这种情况出现后会导致加工表面光洁度差,机械性能降低和上箱表面夹渣、浮渣缺陷增加。
图4 在铸件上表面过共晶石墨球的漂浮和偏析 未腐蚀 ×25
当碳含量高而浇注温度低时,碳在铁水中的量就可能会超过(如图1)溶解度,使得石墨在浇包中沉淀出来,在注入铸型过程中,在铸件上会产生不希望的石墨分离组织及表面浮渣和气孔缺陷。
碳对金相组织的影响:
随含碳量的增加,石墨球的体积和石墨球数都增加。在大多数铸铁中,铁素体量随石墨球数的增加而增加,因此也随碳含量增加而增加。在高碳情况下,共晶碳化物很难形成。
碳对机械性能和物理性能的影响抗拉性能:
1、铁素体球铁——抗拉强度和硬度随碳含量减少而稍有增加,而延伸率则明显增加,如表1和图5所示。如需最大的塑性时,低的含碳量是很有利的。通常,含碳量增加1%时:
0.2%屈服强度减少30N/mm^2
抗拉强度减少30N/mm^2
延伸率减少3%
硬度减少7HB
2、珠光体球铁一一在通常的碳含量3.4~3.8%范围内,碳量变化时,其机械性能变化不明显。
表1 不同碳含量的退火铁素体的球铁抗拉性能
图5 退火铁素体球铁抗拉强度和延伸率随含碳量的变化
铁素体球铁的冲击性能
含碳量的增加将引起石墨体积的增加,并使最大冲击值降低,但对由韧至脆的转变温度影响很小(如图6)。