铸铁石墨形成机理探讨

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1、铸铁石墨形成机理探讨时晓1.铸铁的分类及石墨化过程2.灰铸铁石墨特点及形成机理3.球铁石墨特点及形成机理4.蠕墨铸铁石墨特点及形成机理根据碳在铸铁中存在的形态不同，通常可将铸铁分为白口铸铁（Fe3C）、灰口铸铁(石墨)及麻口铸铁。灰口铸铁中，根据石墨的形态不同分为普通灰铸铁可锻铸铁球墨铸铁蠕墨铸铁1.铸铁的分类及石墨化过程1.1铸铁的分类1、石墨为稳定相，具有特殊的简单六方晶格，石墨的强度、硬度和塑性都很差。2、可以直接析出石墨；3、Fe3C在一定条件下分解为铁素体和石墨，即：Fe3C→3Fe+G（石墨）。1.2.1铸铁中的

2、石墨1.2石墨化过程及其影响因素：石墨结构铁碳合金的结晶实际上存在两种相图，即Fe3C-Fe和Fe-G相图，铁碳合金结晶条件不同可以全部或部分地按照其中的一种或另一种相图进行结晶。1.2.2Fe-G相图1.2石墨化过程及其影响因素：两个相图的比较：Fe—Fe3C相图Fe—G相图共晶温度1148℃1154℃共析温度727℃738℃S点0.77%0.68%E点2.11%2.08%C点4.30%4.26%1.2.3石墨化过程铸铁组织中石墨的形成叫“石墨化”过程。第一阶段:LcAE+G共晶石墨第二阶段:AG二次石墨第三阶段:ASFp

3、+G共析石墨1.2石墨化过程及其影响因素：第一阶段第二阶段第三阶段第一、二阶段石墨化完全进行→C主要以石墨存在第三阶段石墨化完全进行→F基体+石墨第三阶段石墨化部分进行→P+F基体+石墨第三阶段石墨化没有进行→P基体+石墨第一、二阶段石墨化部分进行第三阶段石墨化没有进行→石墨与Fe3CⅡ共存第一、二阶段石墨化没有进行第三阶段石墨化没有进行→C以Fe3C形式存在冷速慢快灰口铸铁麻口铸铁白口铸铁1.2.4石墨化程度与铸铁分类1.2石墨化过程及其影响因素：↑碳当量，↑时间→有利于石墨化冷速慢→促进石墨化冷速快→抑制石墨化1.2.5

4、影响石墨化的因素化学成分：C、Si促进石墨化元素Mn、S阻碍石墨化元素冷却速度：WC+Wsi(%)1.2石墨化过程及其影响因素：A型D型C型B型F型E型金相组织特点及对性能的影响灰铸铁主要石墨形态2.灰铸铁石墨特点及形成机理A型石墨A型石墨是在石墨的成核能力较强，冷却速度较慢，共晶转化在很小的过冷度下进行时形成的片状石墨。1.低的过冷度2.足够的形核核心有论文认为，共晶度较小的情况下，强脱氧元素Al和Zr在孕育前进行0.007%~0.010%的预处理对石墨形态控制明显有利2.灰铸铁石墨特点及形成机理B型石墨B型石墨呈放射状，

5、其实质上是中心部分由D型石墨组成，放射状的外围则为A型石墨。共晶团的中心部分形成过冷（D型）石墨，随着结晶过程的进行，在共晶转变中释放出结晶潜热向周围散出，导致结晶过冷度降低，故外层石墨生长速率延缓，石墨片又逐渐长成了片状，而且沿着热流的方向长成了辐射状。再进一步向外发展时，由于热流已不再有明显的辐射方向性，故外围又长成了蜷曲的片状ATYPE石墨。B型=A型+D型2.灰铸铁石墨特点及形成机理C型石墨C型石墨是在碳当量很高（过共晶），冷却速度很慢的情况下出现的粗大石墨形态。容易产生C型石墨的两种情况：一是生铁遗传性因素引起形成

6、C型石墨，电炉本身过热温度低，生铁中的粗大石墨不能完全熔化。二是部分增碳剂进入铸件型腔随其余铁水一起结晶凝固，这部分石墨就起到了过共晶成分铁液先析出的初生石墨的作用。2.灰铸铁石墨特点及形成机理D型石墨D型石墨形态特征是在奥氏体枝晶间分布着大量细小而无一定方向性的近似点状石墨。这是由于铁水缺乏形核因子或孕育效果的影响、或铸件本身壁薄同时浇注后冷却速度非常快，造成结晶过冷度变大，这样的情况下铸件中先析出了奥氏体，同时过冷度较大，导致奥氏体枝晶生长，将铁液分割，但二次枝晶发育不完全，因此石墨无一定的方向性。过冷石墨2.灰铸铁石墨

7、特点及形成机理E型石墨E型石墨形态特征是在奥氏体枝晶间分布着大量细小片状石墨呈方向性分布。E型石墨的形成机理与D型石墨相似，但是过冷度较D型较小，奥氏体枝晶细密，同时二次枝晶近于同时完成。二次枝晶具有方向性，与结晶潜热方向相同。同时由于过冷度不是很大，石墨生长成为片状。2.灰铸铁石墨特点及形成机理F型石墨F型石墨是我国标准中所特有的，其特点是在星型石墨上分布着许多小的石墨片（这些小石墨片呈A型分布）。F型石墨实质上亦是过共晶石墨，是高碳铁水在较大过冷条件下生长的。星型石墨可以认为是相当于C型中的初生石墨，小片状A型石墨在其上

8、沿结晶潜热方向生长。F型=A型+C型2.灰铸铁石墨特点及形成机理3.球铁石墨特点及形成机理3.1球铁主要石墨形态3.球铁石墨特点及形成机理3.2球墨铸铁微观凝固过程球墨铸铁凝固过程主要分为三个阶段(1)石墨初始形态形成阶段大量的石墨球首先在液相中析出(2)奥氏体壳层形成阶段随着熔体温度的下