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材料的结构组织与性能（五） 非金属夹杂物对钢性能的影响 非金属夹杂物对钢拉伸性能的影响 非金属夹杂物对钢韧性的影响 非金属夹杂物对钢的韧性有明显的影响，其原因为： 1、使钢的塑性明显下降； 2、夹杂物与钢的基体易于分离，形成微裂纹，使钢发生早期断裂 硫化锰夹杂与基体脱离并断裂的例子 对韧性断裂过程的观察结果表明，韧性断裂是裂纹产生、扩展和连接的过程，由此可推测．在韧性断裂过程中，裂纹彼此连接的路径是参与断裂的每一个夹杂物均产生一个微裂纹，相邻裂纹的连接是靠裂纹之间金属基体滑移和缩颈来完成的。利用扫描电镜对断口进行观察表明：金属的韧性断口是由大量韧窝组成，夹杂物与韧窝几乎是一一对应的，说明一个夹杂物就是一个韧窝的形核位置。 韧窝形成过程 * * 材料学院 铸 铁 铸铁＝钢的基体＋石墨 与钢相比成分中含有 较多的Si、P、S等 铸铁的特点 铸铁（cast iron）是含碳量大于2.11％的铁碳合金。在工业生产中，因冶炼、原材料等因素，铸铁成分中一般还含有硅、锰、磷、硫等元素，所以实际应用的铸铁是以铁、碳、硅为主的多元铁基合金。铸铁与钢在化学成分上的主要区别是前者的碳、硅以及杂质元素磷、硫含量较高。铸铁的生产成本较低、并且有如下许多优良的性能: 优良的减振性， 较高的耐磨性、 极好的铸造工艺性和切削加工性。 所以，铸铁是工业生产中广泛应用的工程材料。按质量比统计，汽车、拖拉机中，铸铁用量占50％～70％，在机床中占60％～90％，近几十年来，由于铸铁成分、石墨形态、铸造工艺的变化与发展，铸铁性能有了很大的提高。尤其是球墨铸铁已代替部分铸钢或合金钢，用来制造曲轴、连杆、凸轮轴、阀门等重要零件，广泛应用于内燃机、汽车拖拉机、机床等工业领域，是一种质优、价廉、易得的优良铸造材料。 铸铁的性能 化学成分 碳的存在形式 基体类型 石墨的形态、数量、大小及空间分布 石墨 渗碳体 渗碳体具有复杂的晶体结构，而石墨的强度、硬度、塑性都很低，在铸铁中可视为空洞，与渗碳体的性能相去甚远。因此，碳在铸铁中是以化合态的Fe3C形式存在还是以游离态的G形式存在以及二者的相对比例大小，对铸铁的性能都会产生重大影响。 铸铁的石墨化 铸铁的石墨化（graphitization ）是指铸铁中石墨的形成过程。 通常将铸铁由高温液态凝固冷却到室温过程中石墨的结晶析出分为三个阶段： 第一阶段石墨化： 过共晶成分的铁水从液相中结晶出一次石墨；共晶和亚共晶成分的铁水在1154℃共晶反应时形成共晶石墨，叫第一阶段石墨化。 第二阶段石墨化： 在1154～738℃的温度范围内，奥氏体中由于碳的溶解度的降低，而沿固溶线析出二次石墨的过程叫第二阶段石墨化。 第三阶段石墨化： 奥氏体在738℃发生共析转变形成共析石墨的过程叫第三阶段石墨化。 影响石墨化的主要因素 工艺条件：在工艺条件中以冷却速度的影响最为强烈。 冷速越慢越易获得石墨。 化学成分：促进石墨化的元素有C、Si、Al、Cu、Ni、Co等，阻止石墨化的元素有Cr、W、Mo、V、Mn、S等 C + Si （%） 7.0 6.0 6.5 5.5 4.0 4.5 5.0 0 10 20 30 40 50 60 70 壁 厚 （mm） 1 5 4 3 2 1－P＋Fe3C； 2－ P＋Fe3C＋G；3－P＋G；4－P+F+G；5－F+G 碳、硅含量和冷却速度对铸铁组织的影响 灰铸铁 灰铸铁（gray cast-iron）是一种断面呈深灰色，石