铸铁材料金相球化率检测

铸铁金相检测的核心目的

铸铁的性能不仅取决于其化学成分，更关键地取决于其显微组织。金相检测的目的就是：

评定材质： 确定铸铁的类型（如灰铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁等）。

控制质量： 检查石墨的形态、大小、分布以及金属基体的组成是否符合技术要求。

分析性能： 解释铸铁的强度、硬度、耐磨性、切削加工性等宏观性能的微观根源。

优化工艺： 指导熔炼、孕育、球化等工艺的改进。

失效分析： 追溯铸件断裂、磨损、泄漏等失效原因。

检测标准与制样流程

常用国家标准：

GB/T 7216 《灰铸铁金相检验》

GB/T 9441 《球墨铸铁金相检验》

其他： JB/T 3829、JB/T 2122等。

制样流程：

与一般合金金相制样类似，但针对铸铁（特别是软基体+硬石墨）有其特殊注意事项：

取样： 在铸件的关键部位（如受力处、壁厚中心）截取代表性样品。

镶嵌： 对小型或不规则试样进行热压或冷镶嵌，以保护石墨边缘不被拽出。

磨抛：

粗磨/精磨： 使用从粗到细的金相砂纸逐级研磨。

抛光： 这是Zui关键的一步。必须采用绒布和金刚石喷雾/抛光膏进行Zui终抛光，以获得一个石墨清晰、无拖尾、无剥落的镜面。错误的抛光会导致石墨被从基体中“拽出”，留下黑色拖尾，影响判断。

腐蚀：

观察石墨时无需腐蚀，直接在抛光态下观察。

观察金属基体组织时需腐蚀，常用腐蚀剂为4%硝酸酒精溶液。

核心检测内容与分析

铸铁的组织由石墨和金属基体两大部分组成。检测也围绕这两部分展开。

（一）石墨分析

石墨的形态、大小和分布是决定铸铁种类和性能的首要因素。

1. 石墨形态（判断铸铁类型的关键）

片状石墨： 属于灰铸铁。

检测标准：GB/T 7216

根据石墨的分布形状分为A型（均匀无方向）、B型（菊花状）、C型（块片状）、D型（枝晶点状）、E型（枝晶方向状）。A型为理想形态。

球状石墨： 属于球墨铸铁。

检测标准：GB/T 9441

球化率是核心指标，指球状石墨数量占总石墨数量的百分比。通常要求球化级别1-3级（球化率≥90%或85%）。

根据形态分为1级（球状）、2级（团状）、3级（团片状）等，4级以下为不合格。

蠕虫状石墨： 属于蠕墨铸铁。

形态介于片状和球状之间，形似蠕虫。蠕化率是核心指标。

团聚状石墨： 属于可锻铸铁。

由白口铸铁经长时间退火得到，石墨呈团聚絮状。

2. 石墨大小（主要针对灰铸铁）

在100倍显微镜下，参照标准图谱进行评级，通常分为1-8级。石墨越细长，级别号越大，其对基体的割裂作用越小，强度越高。

3. 石墨数量

评估石墨所占的面积百分比，影响铸铁的导热性、减震性和强度。

（二）金属基体分析

基体组织决定了铸铁的硬度、强度和耐磨性。

1. 珠光体

是铸铁基体的主要强化相。

珠光体数量： 在球墨铸铁中尤为重要，数量越多，强度和硬度越高。通常分为1-8级（如1级：珠光体量>98%）。

珠光体片间距： 细片状珠光体比粗片状强度更高。

2. 铁素体

是软韧的相。其数量越多，铸铁的塑性韧性越好，但强度和硬度下降。

在球墨铸铁中，通过退火可以获得高韧性的铁素体基体。

3. 渗碳体（莱氏体）

硬而脆的相。通常被视为有害组织，会严重恶化加工性能。

在白口铸铁中，渗碳体是主导组织，赋予其极高的耐磨性。

在普通灰铸铁或球墨铸铁中，出现游离渗碳体（碳化物）被视为缺陷，需控制其数量。

4. 磷共晶

硬而脆的二元或三元磷化物共晶体。呈网状或岛屿状分布。

少量磷共晶可提高耐磨性，但过多会降低强度，增加脆性。需参照标准评级控制。