灰鑄鐵應用、發(fā)展的一些動向

灰鑄鐵應用發(fā)展的一些向灰鑄鐵是歷史悠久的鑄造合金掌灰鑄鐵件的生產(chǎn)技術(shù)文發(fā)展過程鐵器代的開始今已將近三千年了。正是由于灰鑄鐵件生產(chǎn)術(shù)的應用和發(fā)展出現(xiàn)了蒸汽機和多種產(chǎn)業(yè)機械，從而推動了產(chǎn)業(yè)革命。特別應該提到的是界上最早掌握鑄鐵技術(shù)的是我們中國人方入鐵器時代大約比我們晚兩千年左右，是在元代進軍歐洲時，由我國的隨軍工匠傳授給他們的。產(chǎn)業(yè)革命以后，隨著科學技術(shù)的發(fā)展，球墨鑄鐵于上世紀40年問世，各種高性能的鑄造合金也不斷開發(fā)和推廣應用，近30年，球墨鑄鐵件和各種輕合金鑄件的應用發(fā)展很快是于鑄鐵具有多種優(yōu)越的性能當前的經(jīng)濟發(fā)展中然重要的鑄造合金，其影響面很廣。迄今為止，灰鑄鐵仍然還是用量最大的鑄造合金。年，世界鑄件產(chǎn)量創(chuàng)歷史新高10323.0萬噸，其中：灰鑄鐵件的產(chǎn)量4萬噸，占各類鑄件總產(chǎn)量的46.3，穩(wěn)居首位；產(chǎn)量占第二位的是球墨鑄鐵件，為2505.8萬噸，只是灰鑄鐵件產(chǎn)量的％。根據(jù)發(fā)布各類鑄件產(chǎn)量的26個家提供的統(tǒng)計數(shù)據(jù)2010～2013年世界各類鑄件的總產(chǎn)量及其中灰鑄鐵件和球墨鑄鐵件的產(chǎn)量見表。表201～2013年世界各類鑄件的總產(chǎn)量及鑄鐵件和球墨鑄鐵件的產(chǎn)量年度

世界鑄件總灰鑄鐵件產(chǎn)量及其在總產(chǎn)量中所占的比球墨鑄鐵件產(chǎn)量及其在總產(chǎn)量中所占的比產(chǎn)量（萬噸）產(chǎn)量（萬噸）占比（％）產(chǎn)量（萬噸）占比（％）

10083.510323.0

63

目前歐洲有一些國家球墨鑄鐵的產(chǎn)量略大于灰鑄鐵件的產(chǎn)量法英國麥挪威、奧地利、西班牙、葡萄牙和瑞士等。但是，鑄件產(chǎn)量最多中，只有美國的球墨鑄鐵件產(chǎn)量略高于灰鑄鐵件，其它各國產(chǎn)量居首位的都是灰鑄鐵件，參見表2表

鑄件產(chǎn)量居前五位各國的鑄件總產(chǎn)量、灰鑄鐵件和球墨鑄鐵件產(chǎn)量年度2010

鑄件總產(chǎn)量（萬噸）灰鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸）/比（％）

中國/

美國823.8263.3/32.0

印度905.2618.0/

德國479.4218.5/

日本475.8215.845.4球墨鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸/占比（％）1050.0/26.5

275.3/

105.3/

148.7/30.9

135.128.42011

鑄件總產(chǎn)量（萬噸）灰鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸）/比（％）

/

296.2/

999.4679.8

546.7254.1/

547.4219.0球墨鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸/占比（％）1037.5/25.1

384.1/

109.0/

169.8/

163.52012

鑄件總產(chǎn)量（萬噸）灰鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸）/比（％）

/

429.6/33.5

934.4625.466.9

521.4239.3/

534.3220.9球墨鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸/占比（％）1090.0/25.6

448.0/

/

164.2/

137.82013

鑄件總產(chǎn)量（萬噸）灰鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸）/比（％）

/

408.3/

981.0670.0

518.7238.1/

553.8213.6球墨鑄鐵件產(chǎn)量（萬噸/占比（％）1160.0/26.1

425.2/

100.0

154.2/

168.334.4正是由于灰鑄鐵的用量很大應面很廣而且還是最便宜的鑄造合金大家對它已經(jīng)1習以為常，一般都視之為最普通、最簡單的事物，有的人甚至對其有些不屑一顧。實際上，雖然人類與灰鑄鐵件打交道已經(jīng)三千年多了，但是為我對它的認識仍然十分膚淺，灰鑄鐵潛在的功能遠沒有充分發(fā)揮，研究、開發(fā)的空間仍然廣闊。為了適應各行業(yè)持續(xù)發(fā)展的需求一步加強對灰鑄鐵的研究而材質(zhì)和熔煉工藝方面不斷有所創(chuàng)新，是鑄造行業(yè)必須面對的重要課題。近二三年各業(yè)國家都很視灰鑄鐵方面的研究和創(chuàng)新，從而其用方面出現(xiàn)了一些令人振奮的新動向。一汽行中鑄件用可動汽車行業(yè)中灰鑄鐵件的應用很除制動鼓制盤等要求熱導率高的鑄件是傳統(tǒng)的灰鑄鐵件外，由于灰鑄鐵在鑄造性能、耐磨性、減震性能等方面的優(yōu)點，二、三十年以前，在內(nèi)燃機缸體、缸蓋方面，灰鑄鐵一直都是占主導地位的材質(zhì)。但是，自上世紀80代中期以后，出于輕量化的考慮，汽車設(shè)計方面機體、缸蓋的材質(zhì)開始出現(xiàn)了用鋁合金代替灰鑄鐵的趨向。年末期，歐洲缸體、缸蓋鑄件采用鋁合金材質(zhì)者大約還只占10左右，到年，十多年時間內(nèi)，即快速增長到占％左右，大有很快就全部取代灰鑄鐵的勢頭。但是，從年開始，情況有了很值得注的變化7～2009年間，歐洲用這兩種材質(zhì)制造的缸體、缸蓋，用量大體上保持穩(wěn)定、平衡的態(tài)勢；而且，從2010年起，進一步出現(xiàn)了逆轉(zhuǎn)的態(tài)勢，鋁合金缸體、缸蓋的用量緩慢下降，與之相應，灰鑄鐵缸體、缸蓋的用量呈現(xiàn)了逐漸增長的態(tài)勢。近二、三十年來，這種情況是頗為罕見的，其主要原因是：隨著對燃料利用率和廢氣排放的要求日益嚴格，內(nèi)燃機廢氣排放的溫度不斷提高，鋁合金高溫力學性能方面的弱勢日益顯現(xiàn)；冶煉鋁的能耗很大煉噸需耗能45000kWh左大是煉制噸生鐵的10倍。用鋁合金鑄件代替灰鑄鐵件，雖然實現(xiàn)了輕量化，但大幅度增加了產(chǎn)品的總體能耗；比之灰鑄鐵件，鋁合金鑄件的生產(chǎn)成本明顯較高?；诣T鐵的主要弱項是強度較低了增強灰鑄鐵在競爭中的優(yōu)勢須在不過多提高生產(chǎn)成本的條件下改善其力學性能果能做到這一點不僅在汽油機缸體缸方面比鋁合金更具競爭能力，在高功率柴油機缸體、缸蓋方面也可以與蠕墨鑄鐵一爭高下。要想在不過多提高生產(chǎn)成本的條件下改善灰鑄鐵的力學性能在發(fā)掘傳統(tǒng)灰鑄鐵的潛在功能為此必對灰鑄的凝固過程有更為深入的認識括初生奧氏體枝晶的析出、石墨的生核、共晶轉(zhuǎn)變、殘留易熔相的凝固及其影響、前期的預處理、孕育處理、合金元素的合理應用等許多方面的問題前各工業(yè)國家都加強了這些方面的研究工作為重要的是，要將經(jīng)過確認的成果、按照企業(yè)的具體條件，逐步落實在生產(chǎn)過程中。合金元素的應用方面，要盡可能地利用資源充裕、價格低廉的材料。二預理藝推應鑄鐵的預處理工藝，是為適應感應電爐熔煉的冶金特點而導出的。大約在上世紀70年代后期開始應用于歐洲，隨后，差不多與感應電爐熔煉鑄鐵的工藝同步發(fā)展。感應電爐熔煉組織中含石墨的鑄鐵用預處理工藝以改善石墨結(jié)晶析出的生核條件，從而使鑄鐵的共晶轉(zhuǎn)變溫度提高，減輕過冷度，增加共晶團數(shù)量以使鑄鐵力學性能參數(shù)值的波動范圍減小，改善鑄件的加工性能。預處理工藝的良好作用，已經(jīng)由很多研究工作和實際生產(chǎn)條件下的考核所確認。目前，一些工業(yè)國家中，預處理工藝的應用面很廣，可以說已經(jīng)是感應電爐熔煉鑄鐵的常態(tài)工藝。年、年，筆者曾經(jīng)在美國造訪過好幾家用感應電爐煉鑄鐵的鑄造廠，就沒有見到一家不采用預處理工藝的。2年，我國灰鑄鐵件的產(chǎn)量為萬噸，占全界灰鐵鑄件總產(chǎn)量的％，但是，據(jù)我所知，采用預處理工藝的鑄造廠卻很少很少。預處理工藝的效果是肯定的，但是項工藝從開始研發(fā)至今，畢竟只有四十多年，盡管一些工業(yè)國家進行了大量的試驗研究工作今為止其作用機制的認識最也不過是知其梗概而已。工藝過程中，許多變數(shù)的影響都還有待深入的探索。、預處理工藝的興起從上世紀年代起，中頻感應電爐有了重大的改進，晶閘管靜態(tài)變頻源、逆變變頻電源相繼問世，熱效率可達％加以生產(chǎn)安排靈活方便、有利于環(huán)境保護等方面的優(yōu)點，感應電爐的應用日益增多。沖天爐熔煉鑄鐵經(jīng)二百多的歷史們對于鑄鐵質(zhì)量的控制已經(jīng)積累了很多經(jīng)驗一轉(zhuǎn)而改用感應電爐鑄熔煉的過程大不相同簡單地沿用老經(jīng)驗就難以確保鑄件的冶金質(zhì)量，生產(chǎn)中就會不斷出現(xiàn)新的問題，如：白口傾向大，石墨化程度不符合要求等。尤其令人頭痛的是使爐料配比不變鐵液的成分符合要求液溫度相同的條件下，也很難保持鑄鐵的性能穩(wěn)定、一致。預處理是針對上述問題研發(fā)的重要技術(shù)措施之一，上世紀70年，歐洲鑄造行業(yè)率先先采用這項工藝。誰是這項工藝的創(chuàng)始人？我沒有辦法確切地查證，但是，廣為人知的是，英國公鑄造部對于發(fā)這項技術(shù)是有貢獻的。公1952年始產(chǎn)鑄鐵件60代末考到需求量增長的態(tài)勢強而且環(huán)保的要求將日益嚴格在有天爐的基礎(chǔ)上裝了臺噸應電爐1972年增加了2臺8噸應電爐。采用感應電爐熔煉后了決鐵冶金質(zhì)量不穩(wěn)定的問題司行了多方面的分析研究，逐步認識到：問題在于鑄鐵中SiO之的微細氧化物顆粒少了，晶轉(zhuǎn)變時石墨化2的生核條件不充分據(jù)，決定行預處理的試驗研究工作先爐內(nèi)加入預處理劑，使鐵液中存在的之的氧化物顆粒增加。2經(jīng)過試驗室工作和生產(chǎn)考核，都表明預處理的效果很好，鑄鐵性能的穩(wěn)定性明顯改善。年美國鑄造師學會的年會上公的BC.Godsell，介紹了研發(fā)預處理工藝的經(jīng)驗，受到了廣泛的關(guān)注。此后對處理工藝的試驗研一直沒有間斷用感應電爐熔煉灰鑄鐵和球墨鑄鐵的企業(yè)，熔煉過程中采用預處理的日見增多，甚至還進一步推廣到?jīng)_天爐熔煉。、在熔煉灰鑄鐵方面的應用用感應電爐熔煉灰鑄鐵時保原鐵液中硫含量不低于％有定的氧含量的條件下，采用預處理工藝，可使鑄鐵共晶轉(zhuǎn)變時的過冷度減小，避免組織中出現(xiàn)B型、D型和E型墨，組織中共晶團數(shù)量增多，從而，鑄鐵的力學性能得以提高，而且比較穩(wěn)定。如果預處理工藝得當，還可以明顯減緩孕育作用的衰退。生產(chǎn)薄壁鑄件時，不僅可避免組織中出現(xiàn)碳化物，而且可使過冷石墨B型和D型）減至最少。經(jīng)預處理工藝的鐵液，可用于砂型鑄造，也可用于金屬型鑄造和離心鑄造。、預處理劑及加入方法）碳化硅從預處理工藝開始研發(fā)之日起十來廣泛用于灰鑄鐵的預處理劑是碳化硅要碳化硅含量％左右的冶金碳化硅今后，隨著對預處理作用機制的認識逐漸深化，當然會不斷有效果更好的新品種問世。碳化硅是將硅砂和焦炭（或石油焦）置于電極加熱的電阻爐內(nèi)，在0～℃的高溫下，由碳將SiO還原而制得的。在制造、破碎、燒結(jié)過程中SiC顆表面都會形成很2薄的保膜。一般的碳化硅，都含有5％左右的游離，也就是抗氧化能力23特別強，能用作耐火材料和電熱組件的原因。碳化硅溶于鐵液后，游離以非常微細的顆粒分散于鐵液中，對于異質(zhì)晶核的生成2非常有益。國外有研究者認為，碳化硅的預處理作用主要在于含有這種游離S。2碳化硅的熔點很高，在2700℃以上，2600℃以下相當穩(wěn)定。在熔煉鑄鐵的溫度下，燒損量很少，而且不可能‘熔化逐步‘溶解散，因而其作用的時效相當長。碳化硅加入后需要一定的時間使之溶于鐵水且要攪拌以加速其溶解用應電爐熔煉時可出鐵前將預處理加入爐中考到碳化硅的密度低約3.～3.3％熔清后加入，易浮在液面，還是隨固體爐料一并加入為好。作為預處理劑化硅的加入量一般為金屬爐料的5％由于預處理的效果受鐵液的成分爐況條件以及作業(yè)方式多種因素的影響造廠最好是通過試驗求得適合企業(yè)具體條件的最佳用量。）預處理劑的發(fā)展十多年前瑞公基于T.等人對鑄鐵中石墨生核進行的研究工作慮到Al、Ca、等素的硫化物、氧化物，都是異質(zhì)晶核中的主要組成物，研制了一種新型預處理劑主成分（％）如下CaZrAl2～690.6～1.9～5.0～5.0據(jù)稱這種預處理劑的效果很好，用量比碳化硅少得多，只是金屬爐料的.1左右。此外，也有用晶態(tài)石墨作預處理劑的報道。三逐增對鑄中生氏枝的制出于強度方面的考慮灰鑄鐵主是亞共晶鑄鐵對熱導率耐性能或減震性能有特殊要求、必須增加組織中石墨所占的份額時，也有用共晶或微過共晶成分的。影響灰鑄鐵力學性能的因素很多要如初生奧氏體的數(shù)量和形態(tài)片狀石墨的數(shù)量和形態(tài)、共晶團的數(shù)量、基體組織和最后凝固區(qū)的狀況等?；诣T鐵中初生奧氏體枝晶是影響力學性能的重要因素組織中初生奧氏體枝晶所占的體積分數(shù)提高，鑄鐵的強度隨之提高，交錯、接搭的枝晶尤為有益。長時期以來改灰鑄鐵力學能方面的研究工作主要是都著重于孕育處理而善石墨片的形態(tài)、增加共晶團的數(shù)量、增強基體組織。此外，在優(yōu)化成分、合金化方面也做了大量的研究工作造界的許多前輩為這類工作奉獻了畢生的精力得灰鑄鐵的性能得以不斷改善，從而具有很強的適應能力，至今仍然是用量最大的鑄造合金。但是長期以來對灰鑄鐵中生奧氏體枝晶方面的研究工作相對而言的確是太少了其要原因是初奧氏體二次結(jié)晶過程中要發(fā)生碳的脫溶和共析轉(zhuǎn)變常的顯微觀察方法很難分辨其形貌大以及在鑄鐵組織所占的份額也正是因為這個原因到目前為止，我們對初生奧氏體的認知還很不夠，控制的自由度當然也就不大，在實際生產(chǎn)中，工藝技術(shù)人員在質(zhì)量控制方面很少考慮初生奧氏體的作用，大家對它也知之甚少。長期以來，鑄造行業(yè)中提高灰鑄鐵強度的一項主要措施是降低鑄鐵的碳當量，實際上，其主要作用就是提高組織中初生奧氏體所占的體積分數(shù)提高強度而加入的合金元素改善組織、增加珠光體含量以外，很多元素也還具有促進初生奧氏體增加的作用。近幾十年一些國家的高等學校研究機構(gòu)都增強了對鑄鐵中初生奧氏體的研究測組織中初生奧氏體含量的方法也不斷改進們對控制初生奧氏體的作用有了進一步的認識?？磥恚趯嶋H生產(chǎn)中，通過控制初生奧氏體提高灰鑄鐵強度已經(jīng)為期不遠了。、初生奧氏體枝晶的析出工業(yè)用的灰鑄鐵共鑄鐵居多晶鑄鐵凝固過程中首先析出的是初生奧氏體，4這是大家都熟知的。實際生產(chǎn)中件在非平衡條件下凝固的共使碳當量高達4.7％鑄造組織中仍然有一定量的初生奧氏體，這里，就不同共晶度的鑄鐵作簡單的分析，見1圖1亞晶、過共晶鑄鐵中初生奧體的析出－亞共晶鑄鐵；－共晶鑄鐵（1亞共晶鑄鐵碳當量為Fe的共晶鐵液卻到液相線以下開始析出低碳初生奧氏體枝晶，液相中碳當量隨之沿BC線漸增高。冷卻到溫度T，于逐漸析出初生奧氏體枝晶，液相中的碳含量增高到。11冷卻到共晶溫度T，相中的碳含量為共晶碳含量C由于并非處于平衡狀態(tài)，而且鐵液中沒有石墨作為共晶奧氏體析出的依托，不可能在此溫度下發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。冷卻到共晶溫度以某一溫度時液相中的碳含量已經(jīng)沿BC的延長線增高到2C，過共晶成分，石墨異質(zhì)生核、結(jié)晶析出。石墨析出后，液相中的碳當量降低到共晶成2分附近，奧氏體以石墨為核心結(jié)晶析出生晶轉(zhuǎn)變在共晶轉(zhuǎn)變的初期，仍然有初生奧氏體析出，有一段初生奧氏體析出和共晶轉(zhuǎn)變重疊的過程。（2過共晶鑄鐵碳當量為Fe的共晶鐵液冷到CD線下開析出初生石墨未的液相中碳當量沿逐漸降低。冷卻到溫度T時由已逐漸析出初生石墨，液相中的碳當量降低到C當量仍1然略高于共晶成分C不析出奧氏體。冷卻到共晶溫度T，相中的碳當量為共晶碳含量C由于并非處于平衡狀態(tài)，仍然不析出奧氏體，也不可能發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。冷卻到共晶溫度T以下某一溫度T時液相中的碳含量已經(jīng)沿的延長線降低到C亞晶成分，析出初生奧氏體枝晶。由于初生奧氏體的析出，液相中的碳當量回歸2到共晶成分附近，奧氏體以石墨為核心結(jié)晶析出，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。（3共晶鑄鐵在非平衡狀態(tài)下，即使是碳當量為共晶成分的鐵液，冷卻到共晶溫T，也不可能立即發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。冷卻到溫度以下，初生奧氏體枝晶生核、析出由于鐵液中單向性生核，石墨不可能依托奧氏體析出液中碳當提高后石墨借助于異質(zhì)生核結(jié)晶析出液相中的碳當量回歸到共晶成分附近，奧氏體以石墨為核心結(jié)晶析出，發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變。、初生奧氏體枝晶的形態(tài)及其作用5奧氏體的晶格是面心正立方，直接自鐵液中生核、成長時，只有按原子密排面）生長，表面能最小，形成八面體晶體，析出的奧氏體才穩(wěn)定。然后，因為晶體的棱角前沿鐵液中溶質(zhì)的濃度梯度大易擴棱的成長速度比平面大，就形成了一次枝晶，又在此基礎(chǔ)上長出二次枝晶，進而長出三次枝晶，因此，通常都稱之為奧氏體枝晶。實際生產(chǎn)中的鑄鐵由于鐵液中部位溫度的差異分的偏析以及熱流的影響生奧氏體枝晶可以成長為柱狀晶可以是等軸晶柱晶在鑄型壁上生核向流的反方向長大。等軸晶在鐵液中生核，向熱流的方向長大。鑄鐵中的奧氏體枝晶還具有不完整對稱的特征，各個枝晶、一個枝的各部位的狀況都有差別。此外，也有在熱流作用下破損、缺失的部位?；诣T鐵中石的形態(tài)是片狀的有切割金屬基體的作用，因而鐵的抗拉強度比基體相同的球墨鑄鐵低得多。但是灰鑄鐵中，初生奧氏體枝晶析出和長大的過程中不會被石墨切割的所初奧氏體枝晶的強度很好在灰鑄鐵中的作用好象混凝土中的鋼筋，其增強灰鑄鐵的作用不亞于片狀石墨的形態(tài)。表述奧氏體枝晶特點的主要參數(shù)是次枝晶的間距枝晶的平均長度枝晶的數(shù)量和方向性。亞共晶灰鑄鐵凝固過程中最先析出的是奧氏體枝晶對鑄鐵中共晶團的生核長大也都會有重要的影響，這方面還有待進一步的研究和認識。、檢測有關(guān)初生奧氏體各種參數(shù)的方法初生奧氏體含量對灰鑄鐵的強度有非常重要的影響，但是，長期以來，在實際生產(chǎn)中，我們未能有意識地控制初生奧氏體原因就在于用規(guī)的顯微觀察難以分辨初生奧氏體，因而，對它的作用不甚了解，當然也就忽略了到它的控制。近幾十年隨著對初生奧氏體作的認識逐漸增多方面的研究工作不斷加強定組織中初生奧氏體含量的方法也日益受到關(guān)注后推出了多種測定方法且在實踐在不斷優(yōu)化。以下對一些應用較多的方法作簡要的介紹，供參考。（1分段液淬法（也有人稱之為連續(xù)液淬法）早期采用的是“分段液淬法：在鑄鐵凝固過程中，在不同溫度下取樣，以液態(tài)或半固態(tài)直接淬火。經(jīng)液淬后，初生奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，未凝的鐵液轉(zhuǎn)變?yōu)榧毿〉娜R氏體，易于區(qū)分。這種方法好倒是很好，就是太麻煩，不可能在生產(chǎn)條件下應用。（2凝固后直接等溫淬火法方法的要點是：鑄造的試樣凝固后及早使之與鑄型分離，以保持試樣的溫度不低于900℃；然后將試樣置℃爐中，保溫30min使之均勻化；再將試樣淬入360的鹽液，保持90min，然后空冷。這種方法能顯示氏體晶粒的宏觀組織，可看出試樣外表層的初生奧氏體柱狀晶不能區(qū)分心部的初生奧氏體等軸晶和共晶轉(zhuǎn)變后的奧氏體晶粒且藝過程也很繁瑣。（3試樣熱處理法上世紀年，美國Ohio州凱私西儲大學的J.F.Wallace等將試樣熱處理以顯現(xiàn)組織中的初生奧氏體枝晶于鑄鐵凝固過程中的偏析生氏體枝晶中穩(wěn)定珠光體元素的含量較低因這類元素富集于晶間將試樣加熱到870左右保45min后℃的率冷卻一般情況下試樣經(jīng)光用3的硝酸酒精浸蝕后可示枝晶組織。枝晶間是珠光體和片狀石墨。（4彩色金相技術(shù)上世紀80年德國國致力于開發(fā)彩色金相技即熱堿液蝕顯法點是：將經(jīng)拋光的試樣置堿溶液中加熱樣面形成一層干擾膜這種干擾膜的消光效應，可將不同的組織以不同的顏色顯現(xiàn)出來。所用的堿液NaOH、苦味酸和蒸餾水組611成。彩色金相技術(shù)不僅簡便易行而可顯現(xiàn)常規(guī)金相技術(shù)不能顯現(xiàn)的結(jié)晶狀況于研究凝固和固態(tài)相變的關(guān)系非常有益鑄鐵中初生奧氏體的研究工作不再局限于大專院校和研究單位，很多鑄造企業(yè)也可以進行。我國大連理工大學的周繼揚在這方面作了大量的工作，他的著作《鑄鐵彩色金相學年由機械工業(yè)出版社印行。如果要做這方面的研究工作，請仔細閱讀。（5改進的微分熱分析法以熱分析得到的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，采用牛頓熱傳導分析法，改進微分熱分析技術(shù)，列式、用計算機計算，可以求得鑄鐵凝固過程中各階段的冷卻速率、計算各種相的析出量。上世紀80年代初，為了有助于對鑄鐵凝固過程的進一步研究，美國鑄造協(xié)會）資助大對這一課題進行了研。最近，西班牙鑄造研究中心（美大學的D.M.Stefanescu合，對灰鑄鐵中初生奧氏體進行了系統(tǒng)的研究中鐵組織中初生奧氏體所占份額就用改進的微分熱分析法測2用彩色金相法和分段液淬進行了驗證。在當前的條件下，用這種方法檢測有關(guān)初生奧氏體的各種參數(shù)也是簡便易行的。、使灰鑄鐵中初生奧氏體枝晶增多的方法影響灰鑄鐵中初生奧氏體枝晶數(shù)量和形態(tài)的因素很多，如：鐵液的化學成分鐵液在鑄型中的冷卻速度、過冷度，以及促進奧氏體生核、長大的孕育處理等。因而，可以用多種方式使奧氏體枝晶的數(shù)量增多是在生產(chǎn)條件下有一些參數(shù)決定于多種工藝要求和具體條件由改變這些參數(shù)來制初生奧氏體枝晶的自由度不大下簡單說說目前常用的幾種方法。（1降低鑄鐵的碳當量鑄鐵的碳當量是影響初生奧氏體枝晶數(shù)量的重要因素低碳當量氏體枝晶數(shù)量增多，鑄鐵的強度也相應提高。長期以來碳當量是廣泛采用的、提高灰鑄鐵強度的傳統(tǒng)措施。但是，只靠降低碳當量來提高鑄鐵的強度，有不少負面作用，如：鐵液的流動性差；鑄件的硬度提高，加工性能惡化；鑄件產(chǎn)生收縮缺陷的傾向增強；鑄鐵的減震性能差；鑄鐵的熱導率降低。因而以種方式提高灰鑄鐵的度，是受到很大制約的。特別是汽車制動鼓、制動盤之類的鑄件，材質(zhì)的熱導率和減震性能受到影響是絕對不能允許的。近幾十年來大家關(guān)注的是在降低碳當量的條件下增加初生奧氏體枝晶多家都在這方面進行了研究工作。（2往鐵液中加入促進初生奧氏體生核的孕育劑近十多年來漸強了對初生氏體枝晶的研究育處理對初生奧氏體枝晶的影響也日益受到了關(guān)注，對多種可能成為初生奧氏體晶核的材料進行了研究。石墨粉基單向性生核的觀點，過共晶鑄鐵中析出的初生石墨，當然可以作為初生奧氏體枝晶析出的異質(zhì)晶核際情況也是如此。亞共晶鑄鐵中，加入晶態(tài)石墨粉可以作為奧氏體枝晶析出的異質(zhì)晶核是微的石墨粉很容易溶于鐵液作很難控制穩(wěn)定。有報道說石墨涂在型壁上可進初生奧氏體生核以壁為依托成長為柱狀晶。鐵粉或細鐵粒加入純鐵粉或細的鐵粒4～㎜）為奧氏體枝晶析的均質(zhì)晶核，應該是很有效的，問題是純鐵粉很容易熔入鐵液，難以控制。也有研究報告說：鑄鐵733中加入鐵粉后對墨的生核有面影響，使鑄鐵的白口傾向增強。因此宜在孕育處理之前加入，經(jīng)孕育處理后，可以緩解這種負面作用。最近羅尼亞曼徹斯特技術(shù)大的研究工作表明：在共晶過共晶灰鑄鐵中加入鐵粉也可以使初生奧氏體增多鐵的強度提高這于要求熱導率耐磨性能和減震性能的汽車用部件是非常有益的。SiO三十年，日本早稻田大學就對SiO作初生奧體異質(zhì)核心的作用進行過22研究，他們的工作表明，鐵液中加入微細的粉α石英或方石英，都有促進初生奧氏體枝晶生核、長大的作用，石英玻璃則是無效的。）鈦四年前，國Wisconsin大的C.R.loper等注意到，灰鑄鐵中加入鈦，有促進初生奧氏體枝晶生核和細化等軸晶的作用年來在灰鑄鐵中的這種作用受到了廣泛的關(guān)注。鈦的碳化物化氮物可以作為初生奧氏體晶出的異質(zhì)晶核中入鈦，可以使析出的初生奧氏體明顯地增多以使初生奧氏體晶粒細化而且如加入鐵液中的鈦，在其與碳、氮作用后還有剩余，就會與鐵液中的硫作用，形成TiS，作石墨晶核的作用不及，因而會減緩共晶石墨的生核，從而增加了初生奧氏體析出的時間，這也是使鑄鐵組織中初生奧氏體增多的因素于有這樣的作用加宜在孕育處理之前或者與孕育劑同時加入?；诣T鐵中加鈦對墨的形態(tài)也重要的影響著鈦含量的增加石墨的形態(tài)會發(fā)生由A型枝晶間析出的型轉(zhuǎn)變。鈦含量在％以上，就會形成超細的晶間石墨（也稱為珊瑚狀石墨墨的長度常規(guī)灰鑄鐵的0～100μm縮短5～10μm。這也是提高鑄鐵強度因素。西班牙鑄造技術(shù)中心最近的研究工作表明碳量為4的低（＜0.01％鑄鐵中加0.3％的鈦初生奧氏體含量由常鑄鐵的5～19％提高到27～36％可在不明顯提高硬度的條件氏硬度保持在200以的抗拉強度規(guī)鑄鐵的260MPa左右提高到30～345?；诣T鐵中鈦入量最好在0.2％～0.40％之間鈦量太高，鐵液中TiC增易于聚集成團簇，會使鑄鐵的力學性能降低。5）提高Si/C比在保持碳當量相同的條件下，適當提高灰鑄鐵中的硅含量、相應地降低碳含量，提高Si/C比可以明顯提高灰鑄鐵的抗拉強度。年前后我國北京鋼鐵學院（現(xiàn)在的北京科技大）鐘雪友等進行了這方面的研究、試驗工作。在灰鑄鐵碳當量保持在4.05％左右、不加入合金元素的條件下，將Si/C比提高到左右，可以使灰鐵的抗拉強度就保持在MPa以上。有兩個因素導致這種強化作用：一是硅固溶于鐵素體中起強化鐵素體的作用；再就是Si/C比高以使組織中的初生奧氏體增加10％、或者更多一點。但是在種條件下灰鑄鐵組織中石墨片的含量相應減少適用于要求熱導率和減震性能的鑄件。四進步識和在鑄中作硫和錳都是傳統(tǒng)灰鑄鐵中的基本元素之一就是我們的老相識了和在灰鑄鐵中有很重要的作用，可是，其作用的機制非常復雜，影響的因素也很多。這方面研究工作的領(lǐng)先者，應該是英國的鑄鐵研究學會BCIRA們上世紀初開始，就著手研究硫和錳對灰鑄鐵性能的影響，以及二者之間的相互作用。二次大戰(zhàn)以后隨工業(yè)、技術(shù)發(fā)展灰鑄鐵件的需求量和性能要求日益提高，各工業(yè)國家都在這方面進行了大量的研究工作的范圍很廣括對墨形態(tài)的影響、8硫?qū)簿F的影響對鑄鐵的過冷度和白口傾向的影響在消解硫的有害作用方面的功能硫錳在石墨成核方面的作用和錳之間的互補增益作用等等已發(fā)表的文獻可說是浩如煙海。但是到前為止對于硫和錳灰鑄鐵中的作用們的認識仍然是很淺薄而不全面的，可以說是管中窺豹，只見其一斑而已。、硫在灰鑄鐵中的作用在大家的印象中，一般都認為硫在鋼、鐵中是有害元素際情況卻并非如此即是在鋼中，在一定的條件下硫也可以是有益的元素，例如：硫以（Mn）夾物存在于鋼中，可以改善的切削性能。美國自上世紀2年代開始生產(chǎn)硫系易切削鋼，其中的硫含量為0.08％～0.35％，40代以后，日本也大量采用。在軸承鋼中，含有適量的MnS可減輕鋼中硅酸鹽夾雜對疲勞壽命的有害作用。在灰鑄鐵和球墨鑄鐵中硫物都是石墨結(jié)晶析出所依附的異質(zhì)晶核中不可或缺的組分。在灰鑄鐵中，硫的作用尤為重要，對灰鑄鐵凝固過程的影響是多方面的，如：有助于石墨生核；影響石墨片的形態(tài)；增強過冷度、促進白口傾向；使共晶團數(shù)增多。硫?qū)诣T鐵力學性能影響定多種因素的復合作用且些因素又與鑄鐵的實際成分和凝固過程中的諸多參數(shù)密切相關(guān)因此，充分發(fā)揮其正面作用解有害影響，是非常復雜的問題近百年來各鑄造行業(yè)的同仁為此做了大量的研究工作我對其逐步有所認知，但是，迄今為止，這方面還有廣闊的空間有待探索。如果灰鑄鐵中含有硫而與硫親力強于鐵的元素含量又很低硫就易于與鐵化合生成低熔點化合物（點℃還以與鐵和碳形成低熔點的共晶碳，硫，余為鐵熔點℃FeS在液中的溶解度比較高在奧氏體和滲碳體中的固溶度卻很小鑄鐵凝固過程中偏于共晶團界面液相中的FeS或元共晶還易于吸附在生長的石墨晶核的表面大石墨與液相之間的界面能，影響鐵液中的碳原子向成長中的石墨擴散，阻礙鑄鐵石墨化、抑制共晶團的成長，從而使鑄鐵的白口傾向增大FeS三元共晶又都是脆性物質(zhì)。這些因素都對鑄鐵的力學性能有很大的負面影響。實際上鑄鐵中含有的硫不可能都與鐵化合會有少量溶于鐵液中未與其它元素化合的硫，通常稱之為“溶解硫”或“自由硫使鑄鐵中含有一些與氧結(jié)合能力強于鐵的元素，如錳等，也不可能使自由硫完全消除。硫是表面活性元素，在鑄鐵凝固過程中，自由硫移動到液界面，影響碳原子向石墨片轉(zhuǎn)移，影響石墨片的生長，因而，對灰鑄鐵的組織和性能有重要的影響。、錳在灰鑄鐵中的作用錳在奧氏體中的固溶度很高，幾乎可認為其能無限固溶。在鐵素體中的固溶度也不低，約為％左右，且略有強化鐵素體的作用。在不含硫、或硫的活性已被有效抑制的Fe-C合金中，固溶于奧氏體的錳有抑制碳的活性的作用，能促進珠光體形成，并穩(wěn)定珠光體，從而有強化基體的作用。錳還可以與碳結(jié)合形成類似于碳體的碳化物此錳身也是阻礙鑄鐵石墨化的元素。在含硫的灰鑄鐵中，錳有兩種重要的作用：一是錳與硫結(jié)合的能力強于鐵，能與自由硫結(jié)合、抑F的成，抑制自由硫和9在鑄鐵中的有害作用，而且又石墨晶核中的重要組分；二是通過控制鑄鐵中的錳含量以制鐵液中自由硫的含量好利用自由硫的有益作用。從各種元素硫化物生成的自由能看來，可以在鑄鐵中抑制FeS生成、控制自由硫含量的合金元素很多，與硫結(jié)合能力強于鐵的有（按作用漸強的順序排列Mn→Al→Mg→Ba→Zr→→為什么長時期以來最受關(guān)注的是錳和硫的配合作用呢？其原因是：MnS是鐵中石墨生核不可缺少的；而錳又是資源豐富、價格低廉的合金元素。、錳和硫的協(xié)同作用灰鑄鐵中錳與硫除化合形成MnS和多種復合化合物外者之間還有很復雜的互補、增益作用，我們應該不斷深化這方面的認知。（1硫化物單獨的硫或錳都是阻礙鑄鐵石墨化的元素是硫和錳化合的產(chǎn)物反而卻是鑄鐵石墨化不可或缺的條件。按照近年來歐洲美國和日本所的多項研究工作鑄鐵石墨化時石墨析出所依托的是異質(zhì)核心，而MnS和FeS等種硫化物組成的復合硫化(、x)S，是異質(zhì)心中的主要組分。目前，這種觀點在各種條件下都得到了確認，已成為普遍的共識。在灰鑄鐵中，硫與錳的親和力比其與鐵的親和力大得多，下式表述的反應中的形成是占優(yōu)勢的。Mn+FeS→MnS+Fe灰鑄鐵中，MnS和FeS可互溶，所以，復合硫化物MnFe）中錳和硫的量都是可變的。此外。硫化物和氧化物也可以互溶，所以，灰鑄鐵中，硫化物的情況很復雜，生成的硫氧復合化合物可以用FeMnSO來表示，其中x、w的因鑄鐵的具體條件而改變。（）抑制形成FeS的觀點控鑄鐵中硫、錳的含量錳在灰鑄鐵中的一項重要作用，是抑制FeS的形。錳的原子量為54.93，的原子為32.06二者的比值為1.71。期，只考慮二者之間的化合關(guān)系當鑄鐵中錳含與硫含量的比（以下簡稱n/S比為1.71時即為其處于錳硫平衡狀態(tài)。含量高于平衡狀態(tài)的錳，稱為“超量錳含低于平衡狀態(tài)時，則屬于“硫超量按此推論，灰鑄鐵中1.71倍于硫含量的錳，是抑制硫的負面作用所必需的，超量錳就可以起穩(wěn)定珠光體、提高灰鑄鐵強度的作用。實際上，按Mn/S比和超量錳控制錳、硫含量的做法，在不同生產(chǎn)條件下應用，效果往往大相徑庭、莫衷一是。關(guān)于錳和硫在灰鑄鐵中的作用，英國鑄鐵研究協(xié)會（BCIRA）早就進行過比較系統(tǒng)的研究，美國鑄造學會）也組織過有關(guān)的調(diào)查和研究，當時的看法是：灰鑄鐵中的超量錳以0.2~0.3%為宜但是由在不同條件下驗證的結(jié)果往往差異相當大此和AFS都有推薦生產(chǎn)企業(yè)直接采用這一數(shù)據(jù)，只作大致如下的表述：“由于各個鑄造廠的熔煉方式的硫含量殘合金元素等含量都不不一致，所以各廠超量錳的最佳值不盡相同法推薦廣泛適用的超量錳鑄廠都應該根據(jù)其具體熔煉條件，通過試驗，確定其最合適的錳含量?？梢杂?.2%為超量錳的起點，在一較長的時間內(nèi)逐步改變錳含量進行試驗，每一階段（約一個月）增加0.1%的，然后對鑄鐵性能的測試數(shù)據(jù)作綜合分析，從而求得適合其作業(yè)條件和產(chǎn)品要求的錳含量按Mn/S比超量錳控制灰鑄鐵中的硫含量一致性是不能令人滿意的現(xiàn)在看來，一個重要的原因是沒有考慮到自由硫的作用。10（）硫化錳在鑄鐵中的溶解度控制鑄鐵中硫、錳的含量由熱力學計算灰鐵鐵液中硫錳的溶解度取決于鐵液的溫度和硫、錳含量和錳脫溶形成MnS的度可由下式算：Log(%Mn×＝-1920/T(K)硫、錳含量（質(zhì)量百分數(shù)）的乘積×%S是計算生成自由能的平衡常數(shù)。不同溫度下硫化錳的溶解度與硫、錳含量的大致關(guān)系參見圖2圖2

不同溫度下的解度與硫、含量的關(guān)系圖2中各曲線的左下方硫錳溶于鐵液中；曲線的右上方，硫和錳脫溶，化合形成MnS。接近共晶轉(zhuǎn)變溫度1200）的曲線%Mn×%S乘積大致為。一數(shù)值是非常重要的以化灰鑄鐵的強度以由錳含量來控制共晶轉(zhuǎn)變時鐵液中的自由硫含量。如果灰鑄鐵中含有的自由硫很少，共晶轉(zhuǎn)變時石墨很易于分枝，其形態(tài)類似于過冷D型石墨。存在于固-液界面處的自由硫量多，就會抑制石墨的快速方枝，形成比較粗而長的A型石墨。但是，自由硫含量太高，又會導致產(chǎn)生另一類的畸形石墨。英國A.Alderson在究試驗

中發(fā)現(xiàn)灰鑄鐵中硫含量很（0.176％量很低（0.18％）時，組織中出現(xiàn)細長曲折的石墨，稱之為spiky圖3。低碳當量的灰鑄鐵中如果硫含很高而錳含量又很低織中還會出現(xiàn)胞狀晶間碳化物和FeS。11圖3

高硫、低錳灰鑄鐵中細長而曲折的石墨不同溫度下自鐵液中析出的MnS其形態(tài)、大小和分布狀況不盡相同，對鑄鐵性能的影響也就不一樣硫錳的協(xié)同作對灰鑄鐵的過冷度組織中的共晶團數(shù)、珠光體數(shù)量都有不可忽視的影響。這些，就不可能不在這里一一細說了。美國，于熱力的計算求得：灰鑄鐵在共晶溫度1160℃右）下，平衡常數(shù)（%Mn×的乘）大致等于0.03年美國州凱私西儲大學的J.F.Wallace等從優(yōu)選硫含量的角度，用多種不同硫含量的灰鑄鐵進行了大量的試驗5從他們報告中發(fā)表的數(shù)據(jù)可以得知：在硫錳含（量百分數(shù)的乘（%Mn×%S為0.03右時出現(xiàn)抗拉強度的最高值圖4所。圖4

灰鑄鐵的抗拉強度與%Mn×乘積關(guān)系美國大學的loper等對錳、硫在灰鑄鐵中的作用進行過研究工作分析他們發(fā)表的試驗數(shù)6可以得知，抗拉強度最高的鑄鐵，硫、錳含量（質(zhì)量百分數(shù)）的乘積（×%S）都在0.04附?？磥?，由平衡常數(shù)（×）制灰鑄鐵中的硫、錳含量，是一項十分可取的方式。4、美國鑄造協(xié)會AFS）近的研究課題有鑒于灰鑄鐵中錳和硫?qū)αW性能有很重要的影響作用的機制卻很復雜我目前的認知又非常有限，美國鑄造學AFS）于2012年動了一項新的研究課題——“錳和硫?qū)﹁T鐵性能的影響InfluenceofMnSonPropertiesofCast這項課題主旨是：根據(jù)熱力學的原理，分析灰鐵中硫和錳的關(guān)系確鐵液共晶凝固時其中所含自由硫的作用。課題的目標主要有4項認識硫、錳含量與不同截面厚度鑄鐵件強度之間的關(guān)系；進一步認識硫、錳含量與石墨組織的關(guān)系；研究如何通過平衡硫含以高厚截面鑄鐵件的強度產(chǎn)高牌號灰鑄鐵件時，盡可能地不用或少用其它合金元素；

力求對硫在鑄鐵生核和共晶凝固過程中的多種作用有更好的認識。這一研究課題已于年束排在2014召開的美國鑄造協(xié)會年會上發(fā)表研究報告。報告共方三部分：第一部分是“歷史的回顧是對相關(guān)的文獻資料進行分析和討論；第二部分是“試驗過程的安排部是“對試驗結(jié)果的分析包力學性能、白口深度、硬度、化學分析方面的數(shù)據(jù)，熱分析曲線以及顯微組織等方面詳情。但是，在年會的論文集AFSTransactions2014中只見到第一部分和第二部12分然第二部分中提到試結(jié)果的分析見第三部分且在參考文獻中提到第三部分在論文集中的編號“－158是在論文集中找不到這篇很關(guān)鍵的報告?？磥?，很可能是在論文集即將付印時發(fā)現(xiàn)需要進一步補充、修改，臨時撤下去了。半年以后，在美國AFS出的雜志InternationalJournalofMetalcasting”年第二期見到了該研究報告的第三部的基本觀點仍然在于按硫化錳的溶解度控制灰鑄鐵中硫和錳的含量，同時也注意到自由硫的負面影響，以下是幾點主要的分析意見：如果灰鑄鐵中的硫含量和錳含量配合適當，其抗拉強度可提高40～70MPa；灰鑄鐵發(fā)生共晶轉(zhuǎn)變時，如硫、錳含量質(zhì)量百分數(shù)的乘積（S×％Mn）0.03左右，則MnS在液中的溶解度達極限，參見圖。按此值平衡灰鑄鐵中的硫、錳含量，灰鑄鐵的抗拉強度最高，％S×％的乘超過這一限值，抗拉強度降低；在控制S×％的乘為0.03左右的條件下，還應該注意自由硫?qū)诣T鐵的性能的負面影響。如果鑄鐵中錳含量很低而含很高即S％的乘為0.03％左右由于鐵液中存在的自由硫多，其負面作用是多方面的?；诣T鐵抗拉強度與布氏硬度的比值隨硫含量的提高而降低一比值的降低明鐵中的石墨結(jié)構(gòu)改變、強度降低?；诣T鐵中硫含量在0.08％以上無論錳含量如何，鑄件的壁厚如何，組織中都可能出現(xiàn)細長而曲折的石墨。如灰鑄鐵中錳含量低于0.3％含在0.10以上織可能出現(xiàn)胞狀晶間碳化物。在這種情況下，提高錳含量、或降低硫含量都可以抑制這種碳化物的析出。由以上簡要介紹的概況可見，硫和錳是灰鑄鐵中的重要組成元素是，迄今為止，如何控制硫和錳的含量才能更好地利用灰鑄鐵潛在的功能？仍然有待進一步深入的探索。五高灰鐵研以前，不少研究報告表明：灰鑄鐵中錳含量超過.7，就會影響鐵液凝固過程中石墨的生核，使共晶團數(shù)量少，石墨粗大，甚至可能促成過冷石墨，從而使鑄鐵的強度降低。因此，生產(chǎn)中一般都將灰鑄鐵的錳含量控制在1.0％以下。近年來由于錳的價格低廉日本各行業(yè)采用的低合金高強度鋼中以錳為主要合金元素的日益增多，而且為了確保鋼的強度，鋼中的錳含量已逐步提高到2％左右。在此種情況下，供應鑄造行業(yè)的下腳料廢鋼，錳含量高已經(jīng)成為常態(tài)。同時生灰鑄鐵件的鑄造企業(yè)煉設(shè)備采用感應電爐的也日益增多料廢鋼的用量增大廢鋼中的錳含量高往往成為鑄造廠的棘手問題的鑄造廠不得不在爐料中配用高純生鐵，以淡化廢鋼中錳含量的影響，這樣，當然導致生產(chǎn)成本提高。針對這種情況，日本巖手大學工學部的堀江皓數(shù)年前進行了一項專題研究工課題的要點是：對3種常用的灰鑄鐵進行試驗驗鑄鐵的碳當量分別為4.4％4.0％3.6％分別相當于HT150、HT250和HT350等牌；每一種鑄鐵將含量提高到2.0配加不同的硫含量Mn/S比分為5、20、和100；就錳含量為2％、碳當量不同的鐵，分析Mn/S比鑄鐵性能的影響。1、鑄鐵的成分、熔煉工藝和試的制備試驗用鑄鐵的成分配置按表3。表3

試驗用灰鑄鐵的成分和與之相應的常規(guī)鑄鐵的牌號鑄鐵編號

碳當量CE，

常規(guī)灰鑄鐵相當?shù)呐铺朇％Si％Mn，％S，％Mn/S比130.400.2014.4HT1503.62.42.00.100.040.020.400.2024.0HT2503.32.12.00.100.040.020.400.2033.6HT3503.01.82.00.100.040.02

510205010051020501005102050100試驗用鑄鐵在12kHz20kW的應電爐中熔煉，每次熔煉3㎏爐由高純生鐵、電解鐵、硅鐵錳鐵和硫化亞鐵配，以力求避免干擾元素的影響。爐料熔清后升溫到最高熔煉溫度1480度低到℃時，加入硅鈣合金進行孕育處理，孕育劑加入量按加硅0.3計算。各種試樣的澆注溫度均為1400。此外為了比較各種孕育劑對高灰鑄鐵孕育的效果就碳當量CE＝4.0的2號驗鑄鐵，分別用純硅、75硅鐵和硅鈣合金進行孕育處理，并與不孕育的鑄鐵比較。與前述的試驗相同，熔煉的最高溫度℃、孕育處理溫度1450、澆注溫度℃2、對拉強度的影響錳含量為2％的3種鑄鐵，Mn/S對抗拉強度的影響見圖。圖5Mn/S比3種鑄鐵抗強度的影響由圖5可不碳當量的灰鑄鐵比為（含量為0.4時抗拉強度很低，此后隨Mn/S比提高抗強度明顯提高Mn/S比提高到（硫含量為0.1％以，抗拉強度基本上趨于一致。也就是說，高錳灰鑄鐵中，硫含量不宜高于％但也不宜將硫含量控制得太低。錳含量為2％的灰鑄鐵，抗拉強可能比碳當量相同的常規(guī)灰鑄鐵高100MPa左。也就是說，將常規(guī)灰鑄鐵的錳含量提高到2％，在適當控制Mn/S比條件下，鑄鐵的強度大約可提高一個牌號。143、比鑄鐵的硬度和試片白口深度的影響比3種鑄鐵布氏硬度的影響見圖6。圖6Mn/S比3種鑄鐵布硬度的影響由圖6可Mn/S比為5時，鐵的硬度很低，此后，隨著n/S比的高，硬度逐步提高，比高到20以，氏硬度基本上趨于一致。這種情況與Mn/S對拉強度的影響有很好的對應關(guān)系。比3種鐵試片白口深度的影響見圖。圖7Mn/S比3種鑄鐵試白口深度的影響無論是哪種鑄鐵，白口傾向都隨Mn/S比提高而降低，直到Mn/S比為50以后才趨于一致。與圖1、圖2對可見比提高并不導致鑄鐵中碳化物增加Mn/S比的鑄鐵，強度和硬度的提高，主要是由于珠光體細化，當然，珠光體量也有所增加。4、提高錳含量對鑄鐵顯微組織影響為了了解提高錳含量對鑄鐵顯微組織的影響，自前述2號試驗灰鑄鐵CE4.0）拉伸試樣取金相試樣，另自感應電爐熔煉的、碳當量相當?shù)某Ｒ?guī)灰鑄鐵（錳含0.7％）取樣，觀察顯微組織，并進行對比。用未經(jīng)浸蝕的試樣觀察石墨組織，如圖8。15圖8不錳含量試樣0㎜）石墨組常規(guī)灰鑄鐵的組織以A型墨為主，有少量D型墨。此外，還有C石墨，這可能是爐料中生鐵用量太多所致，此處暫不討論。錳含量為2的試驗鑄鐵，全部為A型墨。在掃描電鏡觀察下，兩種鑄鐵組織中珠光體片層厚度（層間距）見圖。圖9

φ30試的珠光體片層厚度由圖可見，高錳灰鑄鐵組織中珠光體明顯細化。、高錳灰