鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、消振性和切削加工性，生產工藝簡便，成本低廉。因此，其在工程機械中得到廣泛應用，如用于制造床身、機架、箱體和軸承座等零件。鑄鐵一般可分為白口鑄鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵。其中，灰口鑄鐵和球墨鑄鐵的應用最為廣泛。

灰口鑄鐵：鑄鐵中的碳大部或全部以自由狀態片狀石墨存在。斷口呈灰色。它具有良好鑄造性能、切削加工性好，減震性，耐磨性好、加上它熔化配料簡單，成本低、廣泛用于制造結構復雜承載鑄件和耐磨件。

球墨鑄鐵：它和灰口鑄鐵相比，由于其石墨在組織中呈球狀，減少了對基體組織的切割作用，因此比灰鑄鐵具有更高的強度、良好韌性和塑性及切削加工性。其和鋼相比除塑性、韌性稍低外，其性能均接近，是兼有鋼和鑄鐵優點的優良材料，在機械工程上應用廣泛。在很多場合下其基本可以代替鋼材。

鑄鐵的機械性能是其最基本、最重要的指標，保證了其機械性能也就意味著保證了鑄鐵產品在使用過程的質量可靠性。鑄鐵機械性能主要包含硬度、抗拉強度、屈服強度、伸長率、沖擊韌性、殘余應力等項目，作為使用單位，往往在鑄鐵的質量檢驗中不可能做到面面俱到。因此，需要選擇一些重要而且能夠全面反映鑄鐵質量的控制手段。鑄鐵的金相組織檢驗就是充分有效手段之一。

二、鑄鐵常見金相組織

鑄鐵中常見的金相組織除片狀石墨和球狀石墨外，還有鐵素體、珠光體、滲碳體、碳化物等。

（一）石墨

石墨是鑄鐵中最典型的相，灰口鑄鐵的石墨為片狀，球墨鑄鐵的石墨為球狀，如下圖1、2所示。

a）片狀石墨

按照GB/T 7216標準，片狀石墨可分為A型、B型、C型、D型、E型、F型等6種。

     以上6種片狀石墨，其中E型石墨呈枝晶分布(如下圖3和4所示)，具有強烈的方向性，在使用過程中的應力作用下，裂紋容易沿該處發生，從而大大降低灰鑄鐵的力學性能，因此，此類型的石墨在灰鑄鐵中應避免出現的。

下表1列出了E型石墨與A型石墨的抗拉強度對比值。從兩者的對比的數據來看，E型石墨的強度遠低于A型石墨的強度。

b）球狀石墨

按照GB 9441標準，球狀石墨可以劃分為6個等級。由于球墨鑄鐵中的石墨是以球狀的形式存在，減少了石墨對基體的切割作用，因此，其綜合性能遠比灰鑄鐵高。也因此可以認為石墨球化率是衡量鑄鐵質量最重要的指標。

在這里需要注意的是，說石墨的球化率是衡量鑄鐵質量的重要指標，并不說明石墨球化率高就代表鑄鐵的綜合性能好，石墨球化率低的，其綜合性能就一定差。對于不同牌號，不同球化級別的球墨鑄鐵而言，球化的不足可以輔于適當的基體組織來使其達到牌號要求(如提高珠光體含量)，因此，對于球化等級的要求，宜視具體情況而定，不可一概而論。如下圖5、6是某公司生產的曳引輪本體取樣的石墨球化圖片，下表2是兩個廠家產品本體取樣所測得的機械性能數據。其中一個廠家產品的球化率較低，但是其通過提供產品的珠光體含量，一樣可以保證良好的機械性能。

（二） 鐵素體

鑄鐵中的鐵素體出現形式主要有牛眼狀，網狀和破碎狀三種形態，各種形態的鐵素體請分別見圖7、8、9所示。鑄鐵中鐵素體的含量直接決定了鑄鐵的硬度和強度，因此在質量檢驗過程中需重點確認鐵素體含量。

以上三種形態的鐵素體均屬于正常的鐵素體，在使用上來說并沒有太大的區別。三種組織形態的強度數據對比如下表3所示。

鐵素體分布狀形態對鑄件力學性能的影響不大，但其含量的多少卻對鑄鐵的強度有很大的影響。如下圖10、圖11和下表4所示。

（三）珠光體

珠光體含量和珠光體形態是金相組織檢驗的重點項目。珠光體含量不足會導致鑄鐵硬度和強度的下降。因此，檢驗過程中應重點確認珠光體含量。

除珠光體含量外，珠光體的形態也是一個重點控制項目。球狀珠光體比片狀珠光體的硬度低，因此其耐磨性也低，所以球狀珠光體在耐磨性要求高的部件中是要避免出現的。各形態珠光體請見圖12、13所示。

（四）滲碳體及碳化物

如下圖14所示的組織是滲碳體，滲碳體的存在會增加鑄鐵的硬度和脆性、明顯降低鑄鐵的塑性和韌性，從而使鑄件的加工性變差，同時在加工過程中也容易脆裂，因此在鑄鐵中應該避免這種組織的出現。

下表5中列出了組織中存在滲碳體與無滲碳體的對比數據。從對比數據可以看出，組織中存在網狀滲碳體的產品塑性遠低于無網狀滲碳體的產品。

碳化物屬于硬脆相，其硬度往往可以達到HV1000以上，如下圖15所示。細小而分散的游離碳化物存在于基體時，一般不會對鑄鐵的性能產生很明顯的影響，甚至一定程度上還可以增加材料的耐磨性能；但當其以連續大塊狀的形式存在時，會增加鑄件的硬度和脆性，增加機加工難度。

同時，如果組織中存在大塊的碳化物，會使得鑄鐵在實際使用過程中，由于碳化物的剝落，而發生早期的磨損和刮傷，從而縮短其使用壽命。對于在實際使用過程中存在接觸摩擦工況的工件，應特別注意避免出現大塊狀的碳化物。

三、易混淆組織的區分說明

在鑄鐵檢驗過程中，由于初學者對各種組織掌握不深，不能準確區分，特別是對于碳化物、鐵素體，如果不能準確區分，可能對檢驗結果作出錯誤的判斷。下面就通過圖片和試驗數據對這些組織加以區分說明。

鐵素體：鐵素體常分布于石墨周圍。在球墨鑄件中常于牛眼狀，網狀和破碎狀等形態存在。經硝酸酒精溶液腐蝕后，呈黃白色，可顯示晶界（如下圖16所示）。其硬度一般小于200Hv。

碳化物：碳化物在常以游離狀分布于組織中，經硝酸酒精浸蝕后呈白亮色（如圖17所示），并且與基體組織有明顯的相界。其硬度約為1000Hv。

根據上面的描述，我們可以通過仔細觀察以上兩種組織的形態進行區分，但當組織形態區分不明顯的條件下，可以通過其硬度或者成分分析的角度去加于區分。下表5列出了鐵素體和碳化物硬度及成分差別。

針對鑄鐵金相組織，像E型石墨、滲碳體、大塊碳化物的存在會嚴重影響鑄鐵的機械性能，是需要嚴格控制的組織。

以上是筆者結合自身的工作經驗，就鑄鐵金相組織檢驗認知與讀者進行交流探討，希望對讀者能起到一定的參考作用。當然，也因為筆者能力有限，也希望廣大讀者對文中的不當之處批評、指正。

金相分析標準:

　　GB/T7216-2009灰鑄鐵金相檢驗

　　GB/T15749-2008定量金相測定方法

　　GB/T11354-2005鋼鐵零件-滲氮層深度測定和金相組織檢驗

　　GB/T1814-1979鋼材斷口檢驗法

　　GB/T226-2015鋼的低倍組織及缺陷酸蝕檢驗法

　　GB/T17359-2012微束分析-能譜法定量分析

　　GB/T224-2008鋼的脫碳層深度測定法