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铸铁的石墨化过程及影响铸铁石墨化的因素

来源:未知 佚名 2019-02-27 浏览
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  一、铸铁的石墨化过程

  铸铁中石墨的形成过程称为石墨化过程。铸铁组织形应的基本过程就是铸铁中石墨的形成过程。因此,了解石墨化过程的条件与影响因素对掌握铸铁材料的组织与性能是十分重要的。

  根据Fe-C合金双重状态图,铸铁的石墨化过程可分为三个阶段:

  第一阶段,即液相亚共晶结晶阶段。包括,从过共晶成分的液相中直接结晶出一次石墨和共晶成分的液相结晶出奥氏体加石墨由一次渗碳体和共晶渗碳体在高温退火时分解形成的石墨。

  中间阶段,即共晶转变亚共析转变之间阶段。包括从奥氏体中直接析出二次石墨和二次渗碳体在此温度区间分解形成的石墨。

  第三阶段,即共折转变阶段。包括共折转变时,形成的共析石墨和共析渗碳体退火时分解形成的石墨。

  二,影响铸铁石墨化的因素

  铸铁的组织取决于石墨化进行的程度,为了获得所需要的组织,关键在于控制石墨化进行的程度。实践证明,铸铁化学成分、铸铁结晶的的冷却速度及铁水的过热和静置等诸多因素都影响石墨化和铸铁的显微组织。

  1.化学成分的影响

  铸铁中常见的C,Si、Mn、P、S中,C,Si是强烈促进石墨化的元素,S是强烈阻碍石墨化的元素。实际上各元素对铸铁的石墨化能力的影响极为复杂。其影响与各元素本身的含量以及是否与其它元素发生作用有关,如Ti、Zr、B、Ce、Mg等都阻碍石墨化,但若其含量极低(如B、Ce<0.01%,T<0.08%)时,它们又表现出有促进石墨化的作用。

  2.冷却速度的影响

  一般来说,铸件冷却速度趋缓慢,就越有利于按照Fe-G稳定系状态图进行结晶与转变,充分进行石墨化;反之则有利于按照 Fe-Fe3C亚稳定系状态图进行结晶与转变,最终获得白口铁。尤其是在共析阶段的石墨化,由于温度较低,冷却速度增大,原子扩散困难,所以通常情况下,共析阶段的石墨化难以充分进行。

  铸铁的冷却速度是一个综合的因素,它与浇注温度、造型材料的导热能力以及铸件的壁厚等因素有关。而且通常这些因素对两个阶段的影响基本相同。

  提高浇注温度能够延缓铸件的冷却速度,这样既促进了第一阶段的石墨化,也促进了第二阶段的石墨化。因此,提高浇注温度在一定程度上能使石墨粉化,也可增加共析转变。

  3.铸铁的过热和高温静置的影响

  在一定温度范围内,提高铁水的过热温度,延长高温静置的时间,都会导致铸铁中的石墨基作组织的细化,使铸铁强度提高。进一步提高过热度,铸铁的成核能力下降,因而使石墨形态变差,甚至出现自由渗碳体,使强度反而下降,因而存在一个‘临界温度’。临界温度的高低,主要取决于铁水的化学成分及铸件的冷却速度一般认为普通灰铸铁的临界温度约在1500-1550℃左右,所以总希望出铁温度高些。

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