铸造合金及其熔炼---第1章铸铁的结晶及组织的形成.ppt

第一章：灰铁的结晶及组织的形成,第一节：铁-碳双重相图 第二节：铸铁的一次结晶过程 第三节：铸铁的二次结晶过程,第一节：铁-碳双重相图,一、铁碳相图的二重性 Fe3C不稳定,二、铁-碳双重相图及分析,1、共晶系：L-A+G L-A+Fe3C 2、共析系：A-F+G A-F+Fe3C 3、应用：（按那个转变与什么有关？） 冷却速度 化学成分 C Si,三、铁-碳-硅准二元相图,1、碳：越高越易得石墨 2、硅（1）共晶点、共析点随硅的增加而减小 （2）共晶、共析转变存在三相共存区 （3）共晶、共析转变温度提高了 （4）缩小了相图的A区（硅提高）,四、铸铁中常见元素对铁碳相图上的临界点的影响,五、碳当量、共晶度,1、碳当量： CE=C+1/3（Si+P） 2、共晶度： Sc=C铁/C理论=C铁/（4.26%-1/3（Si+P） Sc1 Sc1 Sc=1,第二节 铸铁的一次结晶过程,一、初析G的结晶（过共晶）粗大片状 二、初析A的结晶（亚共晶） （一）初析A枝晶的凝固过程 形核、长大 （二）初析A型态 枝晶不平衡生长 二维切面各种形态（形态不同）,（三）A枝晶中成分偏析 1、C偏析：先析C%低、后长C%高 逐渐增高 2、其它元素偏析 初析A中 Si高、Mn低， 液体 Si低、Mn高 分配系数Kp：=XA/XL（相间不均） 偏析系数Kl：=A中心浓度/A边缘浓度 （相内不均） Kp1 Kl1反偏析 （ Si、Al、Cu、Ni）（与C亲和力小的元素） Kp1 Kl1正偏析（ Mn、W、Mo、V）（与C亲和力大的元素） 偏析对铸铁质量影响很大,（四）影响A枝晶数量、粗细的因素 （骨架 对组织性能影响很大） 1、合金元素的影响 Si/C比的影响（相同碳当量） 越大，初析A增多 图1-5 C%增大，枝晶细化 图1-6,其它元素： S的影响：增大，粗化 V、Ti促使A形成并细化 其它元素有待研究 2、冷却速度 越大，A越多，并细化 （五）初始A的显示方法（自己看）,三、共晶的凝固过程,（一）稳定系共晶转变（A、G） 1、共晶团生长模式 晶核：亚微观G聚体、细微G颗粒、 高熔点夹杂物（S、N、C、O化物） 长大：G先长，A后长，相伴生长，形成共晶团。图1-7,2、共晶团的数量 决定于成核及生长条件， 遵守结晶规律（过冷度大，非均质晶核多） 3、影响 共晶凝固膨胀力大， 增大了缩松倾向 （ 由于G形成） （二）G的晶体结构 及片状G长大 1、G晶体结构 六方晶格结构 存在缺陷：旋转晶界，螺旋位错，倾斜孪晶 2、长大： 螺旋晶界长大 图1-10,3、G片的分类及分级 表1-6 表1-7 图1-12,（三）球状G形成过程（球化处理） 1、球状G结构,2、球状G的形成条件 两个必要条件 较大过冷度 较大铁液与G界面张力 球化剂：消除S、O的作用 （减小张力） 一定残留量 3、球墨铸铁的共晶转变 生核 长大,（四）蠕虫状G的形成过程 两种方式： 1、先生成小球-畸变-沿没被A包围的出口与铁液接触长大而成 2、先生成小片-蠕化元素富集逐渐演变而成 一般：浓度大时 按前一种生长（蠕化元素） 浓度小时 按后一种生长,最常见的解释,其它有待研究,（五）亚稳定系共晶转变过程 1、A和Fe3C以片状协同生长（莱氏体） 侧向蜂窝状结构,2、板条状Fe3C+A（离异型共晶体） 过冷度大时易形成 3、加稀土元素变质处理细化 图1-21,（六）磷共晶的形成(0.05%) 1、磷共晶 二元（Fe+Fe3P） 三元（Fe+Fe3P+Fe3C） 2、形成及形状 熔点低，晶界处形成。(正偏析,偏析系数60左右) 不连续网状、孤岛状 3、性能及作用,第三节 铸铁的固态相变,一、A中碳的析出 稳定系 A A+ G 亚稳定系 A A+ Fe3C 二、铸铁的共析转变 1、形貌 片状Fe3C G（难存在）