铸铁石墨形成机理探讨.ppt
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1、铸铁石墨形成机理探讨铸铁石墨形成机理探讨时晓时晓 根据碳在铸铁中存在的形态不同,通常可将铸铁分为白白口铸铁(口铸铁(FeFe3 3C C)、灰口铸铁灰口铸铁(石墨石墨)及麻口铸铁麻口铸铁。灰口铸铁中,根据石墨的形态不同分为 普通普通灰铸铁灰铸铁 可锻铸铁可锻铸铁 球墨铸铁球墨铸铁 蠕墨铸铁蠕墨铸铁 1.1铸铁的分类 1、石墨为稳定相,具有特殊的简、石墨为稳定相,具有特殊的简 单六方晶格,石墨的强度、硬单六方晶格,石墨的强度、硬 度和塑性都很差。度和塑性都很差。2 2、可以直接析出石墨;、可以直接析出石墨;3 3、FeFe3 3C C在一定条件下分解为在一定条件下分解为 铁素体和石墨,铁素体和石
2、墨,即:即:FeFe3 3C3Fe+GC3Fe+G(石墨)石墨)。1.2.1 铸铁中的石墨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FeFe3 3C-FeC-Fe和Fe-GFe-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。1.2.2 Fe-G相图1.2石墨化过程及其影响因素:两个相图的比较:两个相图的比较:FeFeFeFe3 3C C相图相图FeFeG G相图相图共晶温度11481154共析温度727738S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
3、铸铁组织中石墨的形成叫“石墨化石墨化”过程。过程。第一阶段第一阶段:Lc ALc AE E+G+G 共晶石墨共晶石墨 第二阶段第二阶段:A GA G 二次石墨二次石墨 第三阶段第三阶段:A AS S F Fp p+G+G 共析石墨共析石墨1.2石墨化过程及其影响因素:第一阶段第一阶段第二阶段第二阶段第三阶段第三阶段 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Fe3C共存 第一、二阶段石墨化没有进行 第三
4、阶段石墨化没有进行 C以Fe3C形式存在冷速冷速慢慢快快灰口铸铁灰口铸铁麻口铸铁麻口铸铁白口铸铁白口铸铁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 影响石墨化的因素 化学成分: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:冷却速度:WC+Wsi(%)1.2石墨化过程及其影响因素:A型型D型型C型型B型型F型型E型型金相组织特点及对性能的影响金相组织特点及对性能的影响灰铸铁主要石墨形态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
5、石墨。1.1.低的过冷度低的过冷度2.2.足够的形核核心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B型石墨 B型石墨呈放射状,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C型石墨 C型石墨
6、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。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
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