鑄鐵平臺等鑄件組織中的碳化物（包括先共晶碳化物，共晶碳化物，共析碳化物以及二次碳化物）在高溫下發(fā)生分解，析出二次石墨。二次石墨會使鑄件出現(xiàn)不可逆轉(zhuǎn)的體積膨脹。據(jù)測算，碳化物每分解出1%的碳，鑄件體積大約增加2.0-2.4%，鑄件外形尺寸相應(yīng)增大。

 

①低于相變溫度的生長：又稱低溫生長發(fā)生在400-600℃范圍內(nèi)，生長機制是珠光體分解為鐵素體和石墨。石墨的析出是體積膨脹的過程。理論上，1%的化合物碳轉(zhuǎn)變?yōu)槭潴w積要增大2.4%左右，而鐵素體的析出則使鑄件力學(xué)性能下降。因此鑄鐵的低溫生長與珠光體的分解密切相關(guān)。溫度越高，越接近相變溫度，鑄鐵的生長量越大，同樣珠光體的穩(wěn)定性越差，珠光體的分解量越大，鑄鐵的生長量也越大。

②在相變溫度范圍內(nèi)的生長：如果鑄鐵將在相變溫度范圍內(nèi)生長，并不斷通過相變溫度范圍，使鑄鐵周期性發(fā)生相變，會導(dǎo)致相當(dāng)大的災(zāi)難性生長。鑄鐵在加熱時，α轉(zhuǎn)變?yōu)?gamma;，由于石墨不斷溶于γ內(nèi)，在原石墨處就會留下微觀空洞，隨著溫度的升高，溶入的石墨越來越多，留下的微觀空洞也就越多；而在冷卻過程中γ又不斷地析出石墨，此石墨沿原空洞處析出的可能性很小，結(jié)果再次造成因石墨析出而發(fā)生的體積膨脹。這種膨脹是不可逆的。

③高于相變溫度的生長：高于相變溫度時，氧化將會非常嚴(yán)重，氧化導(dǎo)致的鑄鐵不可逆體積增大將占主導(dǎo)地位。

引起鑄鐵平臺等鑄件鑄鐵生長的原因：

①內(nèi)氧化。氧滲入金屬內(nèi)部，發(fā)生內(nèi)氧化。由于氧化物的體積大于金屬本身，故引起鑄件體積的不可逆膨脹。氧滲入的通道是氧化膜中金屬與石墨邊界的微裂紋，金屬中的孔隙，石墨燒損后的空洞等。當(dāng)反復(fù)加熱與冷卻到相變點時，由于相變應(yīng)力使石墨和金屬之間產(chǎn)生微裂紋，內(nèi)氧化加劇，此時的生長特別劇烈。

②滲碳體分解。高溫下滲碳體分解形成石墨，體積增大。

③循環(huán)相變。加熱時石墨溶于奧氏體中，冷卻時石墨又從奧氏體中析出。每一次加熱冷卻循環(huán)中不斷地產(chǎn)生微小裂隙，使鑄件體積增大，同時相變應(yīng)力也會促使鑄件體積增大。

 ④氣氛中碳沉積。在CO/CO2氣氛中工作的鑄鐵件，生長特別劇烈。這是因為CO=CO2+C的反應(yīng)中，不斷有碳沉積在石墨上，使體積增大，基體產(chǎn)生微裂紋，氧更容易進(jìn)入內(nèi)部氧化所致。

 

鑒于鑄鐵平臺、機床鑄件等鑄鐵的生長原因，為防止或減少鑄鐵的生長，可采取以下措施：

①加入硅、鉻、鋁等合金元素，提高鑄鐵的抗氧化性。

②加入合金元素穩(wěn)定珠光體，提高珠光體分解溫度。如加入少量的鉻、錳或微量的錫等元素以穩(wěn)定珠光體，提高滲碳體分解溫度，提高抗生長性能。

③加入合金元素提高或降低共析相變點。

④減少珠光體及自由滲碳體的含量。采用加強孕育、合金化、熱處理等工藝手段消除或減少珠光體和滲碳體的含量，可以減少由于它們分解造成的生長。

⑤減少石墨含量，改善石墨形態(tài)。