关于新国标中灰铸铁C型石墨评判浅析

摘要：2010年4月1日实施的新国标GB/T 7216-2009中，更换了“C”型石墨的图片，将C型石墨定义为“初生的粗大直片状石墨”，较之旧国标有较大的区别。由于新国标的修改，不同的企业对C型石墨的评判出现了一些异议。本文通过新旧标准和国际标准的对照，澄清了对C型石墨的认识，提出C型石墨只有在过共晶的灰铸铁中才会出现，不会出现在亚共晶灰铸铁中。

关键词：初生石墨 过共晶灰铸铁 亚共晶灰铸铁

1、问题的提出

2011年4月1日，新国标GB/T 7216-2009《灰铸铁金相检验》实施，较之旧国标GB 7216-87《灰铸铁金相》做了相应的更改，特别是对C型石墨的定义，由原来的“部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨”更改为“初生的粗大直片状石墨”，这对我们日常灰铸铁铸件的金相检验，带来了新的问题，那就是如何正确的评判C型石墨。

2、新、旧标准和国际标准的对照

（图一） 铁碳双重相图

根据金属材料学的二元合金相图（如图一），随铸铁的化学成分和冷却条件的不同，碳可以以两种形式存在：一种是亚稳相形态的化合态的渗碳体，在一定条件下也可分解析出石墨；另一种是稳定相形态的结晶态的石墨；灰口铸铁中的碳是以石墨的形式存在的，它在由液态到固态的凝固结晶过程中，对于亚共晶铸铁，包括初生奥氏体结晶和共晶结晶两个阶段。对于过共晶铸铁，则包括一次石墨结晶（初生石墨）和共晶结晶两个结晶阶段。

(1)新国准GB/T 7216-2009《灰铸铁金相检验》标准中，关于C型石墨的描述为：“初生的粗大直片状石墨”，且增加了“ 只有粗大直片状石墨是C型石墨”的注释。如（图二）所示：

（图二）

注：图中只有粗大直片状石墨是C型石墨。

C型石墨应该是初生的石墨，且出现在过共晶灰铸铁中，在共晶凝固前铁液里就形成了，一般是在过冷度比较小的条件下生长的，生长温度处在液相线至共晶温度间，碳扩散快；另外石墨周围的奥氏体较难形成，生长过程不受奥氏体干扰，故容易长大成分枝少，较为平直且初大的石墨，有时可能分叉，但不会弯曲。

(2)在旧国标GB 7216-87《灰铸铁金相》中，C型石墨如（图三）所示：

（图三）

按GB 7216-87《灰铸铁金相》标准的描述：“部分带尖角块状、粗大片状初生石墨及小片状石墨”， 图三中的所有石墨都为C型石墨。如果用新标准的要求来对照，图中的C型石墨只有几条，其它一些较小的、随机定向的石墨片，则是共晶石墨。

由铸铁形成石墨化机理，在共晶结晶阶段生长的片状石墨，依分布及形态特点可分成A、B、D、E型石墨，它们分别是在不同化学成分及过冷条件下形成的。石墨在液态铁液中的生长过程中，都要经过共晶转变这个过程，因此几种石墨形态共存的情况也是会有的。

(3)在国际标准中，C型石墨如（图四）所示：

图四 国际标准中的C型石墨

国际标准ISO945-1：2008中(即铸铁金相组织第一部分石墨分类目测法)，石墨的目视划分方法，把C型石墨的描述为：较大的石墨片聚集，周围是较小的、随机定向的石墨片（共晶石墨），且出现在过共晶铸铁中。图四中，只有几条是C型石墨，其余的细而弯曲的石墨同样都是共晶凝固时产生的共晶石墨。

通过上面的比较我们可以看出，新国准GB/T 7216-2009《灰铸铁金相检验》标准，与国际标准是比较接近的。

3、C型石墨的评判

明白了新旧标准、国际标准之间的差异，那么，我们在日常工作中对C型石墨的评判，要注意以下几个问题：

3.1 C型石墨是初生石墨，只有在过共晶铸铁中才存在

（a）100x (b) 100x

前面我们已经说过，初生石墨是在过共晶铁液中形成的，它与共晶石墨有一个明显的不同就是，即粗大，又平直。图（a）(b)，是在亚共晶灰铸铁中截取的石墨形态，虽然石墨比较粗大，但不平直，是共晶石墨而不是初生石墨，因此它们都不是C型石墨。

3.2旧标准中“带尖角块状”的石墨如何评判

(1)对于带尖角的块状石墨，据研究资料显示，当硅、锑等微量元素含量过高时，块状石墨的体积分数会增加。

(2)根据生铁的遗传性分析，这类带尖角的块状石墨与生铁本身的石墨结也有一定的关联，一般粗大的石墨结，可以通过铁液热处理予以消除，中等石墨结可以消除一部分，而细小的石墨结，由于具有极强的遗传性，一般不可以消除。如想彻底消除石墨结的遗传性，铁液需过热1500度以上保温时间大于10小时，但这样的方法在生产实际中难以实现。

(3)在金相试样的磨制过程中，试样制备不好，会出现夹杂物或拖拽，在显微镜下观察，也会出现类似的带尖角的块状石墨。

所以，我们在工作中评判“带尖角的块状石墨”时，要根据试样的制备情况、化学成分、热处理的工艺来综合分析，只要不是初生的直片状，都不是C型石墨。

3.3小片状石墨的评定

对于旧标准中的“小片状石墨”，前面我们已经阐述过了，是由于过共晶铸铁在凝固过程中经过共晶转变而形成的共晶石墨，因此，也不是C型石墨。

4、结语

通过以上论述，我们在日常的工作中，可以对C型石墨有一个正确的评判：亚共晶灰铸铁中不会出现C型石墨；C型石墨只在过共晶灰铸铁中才会出现，它的特点是厚大而平直、不弯曲；在同一视场中，C型石墨往往与其它的石墨形态的同时并存。

参考文献

[1]《金属材料与热处理》.中国劳动社会保障出版社.2007年5月第5版.

[2]《金相检验》.上海科学出版社.2003年5月第1版.

[3]《ISO 945-1:2008》欧洲标准化委员会.批准日期:2008年11月.