LTF区凝固组织对灰铸铁性能的影响

残存于共晶团问的铁液凝固形成的组织对铸铁的性能有三方面影响：

1．金属骨架作用  如果LTF区内的熔液不生成石墨、碳化物及磷共晶，仅形成奥氏体，此时，基体组织构筑成金属网络将共晶团包裹。材料受载时，金属网络骨架承担着部分负荷，减轻了共晶石墨对力学性能的不良影响，使石墨对基体的切割作用被局限在共晶团内。由此看出金属网络骨架对铸铁力学性能有重要作用。铸铁的强度特征主要由未被石墨片切割的初生奥氏体枝晶及共晶晶粒边界所决定。

金属网络骨架可分成弯月状及锯齿形两种。团球状共晶团组成弯月状骨架，锯齿状共晶团所构筑成的骨架则为锯齿状，如图1所示。

图1  LTF区形成的金属骨架类型

a)弯月状  b)锯齿状

很明显，锯齿状金属骨架由于存在尖角效应，受载时尖端很快发展成裂纹源使骨架提早破断。作者对同包次浇注的30根试棒进行金相观察，抗拉强度偏低(约30～50MPa)的试棒绝大多数为锯齿形金属骨架。D型石墨共晶团的LTF区形成的金属网络多为弯月状骨架(见图2)，也许是促进D型石墨铸铁强度高的一个原因。

图2  D型石墨铸铁共晶团间的金属骨架（棕色）

2．析出相的危害   在LTF区析出的石墨、碳化物、磷共晶以及夹杂物都是脆性相，它们的形状、数量直接影响骨架的强度与脆性。对于孤立的颗粒(如TiC、TiN)其危害程度影响较小，但连续网状或尖角板条状析出物(如磷共晶、渗碳体)则会对性能产生严重的破坏作用。图3示出裂纹沿碳化物扩展的状况。

图3  裂纹沿共晶团间碳化物扩展

图4  LTF区的细珠光体组织

3．影响固态相变   在LTF区富集的正偏析元素(Mn、Cr、Mo、V等)能增大奥氏体相变的过冷度，固相转化时使组织细化(见图4)，提高材料的性能。但是如果这些元素在LTF区过分富集，导致碳化物、磷共晶形成，此刻的负面作用将超过正面影响。