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金相显微镜下观察石墨呈片状结构,铸铁金相分析

灰口铸铁的共晶团

当亚共晶铁水冷却到液相线温度以下,达到某个过冷温度时从铁水中开始析出初生奥氏体枝晶。当温度继续降低到略低于稳定共晶平衡温度(灰口铸铁约为1150℃左右)时,即进入了共晶转变的阶段。通常在不太大的过冷条件下,共晶转变时石墨相领先析出,首批石墨晶核的形成标志着共晶转变的开始。

共晶团是指铸铁在共晶结晶时,石墨和奥氏体几乎同时生长,这种由两个固相形成的结晶多而体就称为共晶团。

在共晶转变初始阶段,在具有初生奥氏体的熔体中开始形成首批细小的共晶团。随后各个共晶团在熔体中生长,在共晶结晶结束之时,各个共晶团之间以及与初生奥氏体枝晶之间互相衔接。各个共晶团中的奥氏体枝晶构成连续的金属基体。每个共晶团内的石墨构成连续的一簇立体状,分布于金属基体中。在金相显微镜下,石墨呈片状,而石墨片是以共晶团为单位互相隔离的。

灰铸铁的共晶团对铸铁的性能有很大影响,无论共晶团内的石墨片有多少,这些石墨片都集中在一个共晶团中,在共晶团边界上是很少的,即它们以共晶团为单位相互隔离着。这样的共晶团越小,石墨的隔离越好,对受力断而的削弱就越少。同时,共晶团的细化,增加了共晶团边界,使该处的低熔点杂质数量减少,并趋于分散。因而,这些杂质的脆性影响较小,甚至其硬度大的特性反而有助于铸铁的强化和耐磨性的提高。所以铸铁的共晶团越细,铸铁的性能就越好。更可贵的是共晶团细化使铸铁强度增加的同时,硬度很少增加。这对铸铁的切削加工特别有利。因为铸铁硬度过高,难于加工。一些提高铸铁强度的方法(如合金化)往往在提高强度的同时,硬度也相应提高,而共晶团细化则没有这个顾忌。

共晶团大小主要决定于共晶结晶时的晶核数及生长条件。在铸造生产中,加大冷却速度,进行孕育处理,都能增加共晶团的数目。

过去对共晶团的影响重视不够。实践证明,共晶团对铸铁性能的影响十分明显。近来往往用共品团数来表示某种铸铁机械性能的要求。

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