合金与熔炼01案例.ppt

* (2) 共析转变 ① 奥氏体向铁素体和石墨转变 缓慢冷却条件下： 共析石墨沉积于原有的石墨上，而铁素体晶核首先在石墨外缘与奥氏体晶界的结合处以及内部某些奥氏体晶界上形成。 * ② 奥氏体向珠光体转变 当铸铁的石墨化倾向较小或冷却速度较快时： 共析反应形成的珠光体为α和Fe3C相互交替排列组织，珠光体的形成包括了形核和生长两个过程。 * 共析转变常在奥氏体的界面或奥氏体/石墨界面上形核，先析出的领先相和奥氏体之间有一定的晶体学位向关系。一个相形成后，其邻近的奥氏体中碳的浓度将发生改变，引起碳原子的界面扩散，为第二相的析出创造了条件。 形核 * 在渗碳体或铁素体同时生长的过程中，各自的前沿和侧面分别有铁和碳的富集。在生长前沿产生溶质元素的交替扩散，使晶体生长，生长时不但有向前生长，而且有通过搭桥或分枝的方式沿其侧面交替地生长，形成新片层，最后形成团状共析领域。在一个共析领域中，所有铁素体和渗碳体片分别属于两个彼此穿插的、有一定位向关系的单晶体。 共析转变产物层片间的间距与转变温度有关，转变温度降低，层片间距变小，转变产物就由粗片状的珠光体逐渐过渡到细片状珠光体(索氏体)及极细片状珠光体(托氏体)。 生长 * (3) 铸铁的石墨化 铸铁中的碳原子析出形成石墨的过程称为石墨化。 第一阶段： 过共晶铸铁 L → G 共晶、亚共晶铸铁 LC’ AE+G 第二阶段：A G 第三阶段：AS‘ FP+G 738℃ 1154～738℃ 共晶石墨 一次石墨 二次石墨 1154℃ 共析石墨 * * 1.2.6 化学成分对铸铁组织的影响 (1) 碳和硅的影响 碳在铸铁中是促进石墨化的元素。增加含碳量，可使铸铁的石墨化程度增加，形成石墨的碳量增加，石墨也变得粗大，基体中珠光体数量减少，铁素体增加。在亚共晶铸铁中增加含碳量，能减小铸铁的结晶温度范围，使石墨分布均匀。 硅促进石墨化的作用是因为硅能使铸铁的共晶点和共析点向左上方移动，也就是说硅能降低碳在铸铁和固溶体中的溶解度，使石墨容易析出。硅提高了共晶和共析的转变温度，使铸铁在较高的温度下进行共晶和共析转变，有利于石墨结晶核心的稳定和碳原子、铁原子的扩散。硅还能减弱铁碳的结合力，促使渗碳体分解。这些都有利于石墨化过程的进行。 * 碳、硅含量过低，易出现白口组织，力学性能和铸造性能变差。 碳、硅含量过高,会使石墨数量多且粗大，基体内铁素体量增多，降低铸件的性能。 Si C 白口铸铁 灰口铸铁 麻口 铸 铁 共晶 碳、硅含量对铸铁石墨化的影响 * (2) 硫和锰的影响 S：S是强烈阻碍石墨化元素；硫在铸铁中还恶化铸铁的铸造性能，如降低流动性，容易产生裂纹等 。 Mn：Mn是阻碍石墨化元素；促进(细化)珠光体，提高强度和硬度 MnS作用——石墨结晶的核心，促进石墨化 Mn% = 1.7S% + (0.2-0.3)% Mn + S = MnS Mn + FeS = MnS + Fe 灰铸铁中的MnS * P：P微弱促进石墨化。含磷过高将增加铸铁的冷脆性。 (3) 磷的影响 铸铁中的磷共晶 * (4) 合金元素的影响 * 1.2.7 主要工艺因素对铸铁组织的影响 (1) 冷却速度的影响 冷却速度越缓慢，石墨化的效果越强。而快速冷却时，难聚集100%形成石墨，聚集到6.69%C以Fe3C方式析出。 * (2) 铸件结构的影响 在铸造生产实际中，冷却速度的影响常常通过铸件壁厚、铸型条件以及浇注温度等因素体现出来。随着铸件壁厚的减小，铸件的冷却速度增加，铸铁组织中的石墨变得细小，石墨化程度降低，基体中珠光体数量增加且更细密，铁素体数量减少，铸铁的强度、硬度都有所增加，但铸件过薄，易使铸件局部或全部出现白口组织。 M = V/A (V—铸件体积，A——铸件表面积) 铸件的模数M： * (3) 浇注温度的影响 浇注温度对铸件的冷却速度略有影响，如提高浇注温度，则在铁液凝固以前把型腔加热到较高温度，降低了铸铁通过型壁向外散热的能力，所以延缓了铸件的冷却速度，既可促共晶阶段的石墨化，又可促进共析阶段的石墨化。因此，提高浇注温度可稍使石墨粗化，但实际中很少用调节浇注温度的办法来控制石墨尺寸。 * (4) 气体的影响 氢：能使石墨形状变得较粗，同时都有强烈稳定渗碳体和阻碍石墨析出的能力。此外，还有形成反白口的倾向。氢量增加时，铸铁的力学性能和铸造性能皆会恶化。 氮：阻碍石墨化，稳定渗碳体，促进D型石墨的形成，如达到一定含量，还能促进形成