鑄鐵常用的增碳劑是一種碳質(zhì)材料,主要成分是碳。碳質(zhì)材料主要有石墨和無定形碳。石墨為六方層片結(jié)晶,石墨晶體中的碳原子是層狀排列的,在同層原子之間是以共價(jià)鍵結(jié)合,其結(jié)合力較強(qiáng);而層與層之間則是以極性鍵結(jié)合,其結(jié)合力較弱。因此,石墨極易分層剝離,強(qiáng)度。由于石墨晶體具有這樣的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),因此在鐵液中長(zhǎng)大時(shí)就容易長(zhǎng)成片狀結(jié)構(gòu)。無定形碳也是六方層片狀結(jié)晶,與石墨不同之處在于六角形配列不完整,層間距離略大。
增碳劑中以單質(zhì)形式存在的碳,熔化溫度為3727℃,在鐵液溫度下不能熔化,因此,增碳劑中的碳主要通過溶解和擴(kuò)散兩種方式溶于鐵液。當(dāng)鐵液的wC=2.1%時(shí),石墨增碳劑中的石墨可直接在鐵液中溶解直溶。而非石墨碳的直溶現(xiàn)象基本不存在,只是隨著時(shí)間的推移,碳在鐵液中逐漸擴(kuò)散溶解。因此,對(duì)于電爐熔煉合成鑄鐵的增碳,采用石墨增碳的增碳速度顯著高于非石墨增碳劑。