石墨球数

单位体积内的石墨球数对凝固行为、凝固组织、室温组织、力学性能及收缩缺陷均产生重要影响。Heine提出，石墨球数应是衡量球墨铸铁凝固品质好坏的一个重要参数。

石墨球数可明显改变金属基体组织。随球数增多可减少甚至消除薄壁球墨铸铁的渗碳体，因为球数增多使球间距变小，缩短碳的扩散距离，加速r-F+C转化，使组织中铁素体增加。热处理的球墨铸铁，球数增多可缩短铁素体化的退火时间，明显减少等温淬火处理球墨铸铁（ADI）中的白亮区面积。增加厚壁球墨铸铁的石墨球数量有利于减少呈方向排列的枝晶，同时，还可防止Chunky石墨形成。当球数减少时，石墨直径变大，引起非球状石墨、晶间碳化物、晶间偏析以及晶间显微缩松增多。

石墨球数对力学性能的影响研究表明：球数增加后石墨容易变得圆整，使力学性能得到提高。对于珠光体型球墨铸铁，球数多使强度提高；而对于铁素体球墨铸铁则可改善塑性。高的球数可提高低温冲击吸收功，同时使脆性转变温度变得不明显。另方面随球数增加，LTF区明显缩小，共晶晶粒周界区偏析程度减轻，LTF区中损害性能的组织（如碳化物、变态石墨）及缩松也因球数增多而减少。组织得到进一步均匀，加工性也获得改善。石墨球数对ADI球墨铸铁力学性能的影响，抗拉强度、伸长率、疲劳极限均随球数提高而提高，断裂韧度却下降。尽管强度和韧性不能同时得到提高，但在ADI球墨铸铁中，因球数多而达到的韧性是相同强度的珠光体球铁的2-3倍，这是由于球数多使奥氏体均匀引起微塑性得到改善的结果。

石墨球数除影响球墨铸铁的组织与力学性能外，还影响补缩行为。随石墨球数增多，促使共晶晶粒轮廓更接近团球状外形，从而减小共晶团界面的粗糙程度，有利于补缩液体的流动。为获得补缩好、致密度高的高质量球墨铸铁，铸件的石墨球数应大于一定的数值（称临界球数）。

 图1   石墨球数对铁素体球墨铸铁冲击吸收功的影响

图2    石墨球数对ADI球墨铸铁的力学性能的影响