临沂金科铸造有限公司培训讲义(铁碳相图).ppt

第一次课:铁碳合金双重相图，铸铁、铸钢的一次结晶、二次结晶过程。,第一章铸铁的结晶及组织的形成第一节铁碳二重相图铸铁中的碳可以以渗碳体的形式存在，也可以以石墨的形式存在；这就需要认真研究铁碳双重相图。,一、铁-碳相图的二重性普通铸铁中虽然含有一定量的硅，但基本上是Fe-C系合金。在Fe-C系中富碳相有石墨和渗碳体两种存在形式，在Fe-C系相图中分别用虚线和实线表示Fe-C(石墨)系和Fe-Fe3C系，前者称为稳定态，后者称为介稳定态。把这两种状态同时表现出来的相图就称为双重相图，如图2.1所示。一般认为，冷却速度低时按Fe-C(石墨)系结晶，而冷却速度快时按Fe-Fe3C系结晶。,二、铁-碳双重相图及其分析碳在铸铁中的存在形式：固溶状态，如：铁素体，奥实体化合状态，如：Fe3C游离状态，如：G,1、各点的温度、含碳量、意义,2、各线的名称、意义,3、各面的名称、意义1）5个单相区2）7个两相区3）3个三相区,石墨与渗碳体1、石墨2、渗碳体,三、铁-碳-硅准二元相图,硅的作用：共晶点、E点、共析点含碳量下降。共晶、共析转变出现三相区，石墨液相线随硅量增加而显著上升，并扩大石墨液相线和共晶反应线的温度范围。共析反应起始温度和终了温度上升，共析反应温度范围增大。硅使奥氏体相区缩小奥实体液相线和固相线温度均随硅量增加而下降。,四、铸铁中常见元素对铁碳双重相图的影响铸铁中除碳以外，还含有一定量的硅、锰等合金元素，他们对铁碳双重相图的影响各不相同。因而，在分析铸铁的实际结晶过程及组织时，还必须考虑各元素对相图中各临界点的影响，表1.2给出了一些元素对铁碳双重相图各临界点的温度和成分影响的趋势。,1、各元素对相图的影响,五、碳当量和共晶度的意义及表达式,1）共晶点碳量考虑各元素对相图中共晶点的影响后，共晶点的实际含碳量，称为共晶点碳量。Cc%=4.26%-1/3(Si+P)%比较方法:过共晶C%=Cc%共晶过共晶CE=4.26共晶过共晶Sc=1共晶亚共晶,例：C3.2,Si1.9Mn0.8P0.12S0.12Sc=C/4.26-1/3(Si+P)%=3.2%/4.26-1/3(1.9+0.12)%=3.2%/4.26-0.67%=3.2%/3.59%=0.89因为0.891，所以该铸铁是过共晶例：C2.8,Si1.5Mn1.0P0.08S0.10Sc=C/4.26-1/3(Si+P)%=2.8%/4.26-1/3(1.5+0.08)%=2.8%/4.26-0.53%=2.8%/3.73%=0.75因为0.751，所以该铸铁是亚共晶,第二节铸铁的一次结晶过程一次结晶LS一、初析石墨的结晶二、初生奥氏体的结晶三、共晶凝固过程铸铁的结晶经历初析、共晶及共析阶段，所得到的各种组织的形成过程，可以归纳为以下四个方面：初析石墨或初析奥氏体的形成、形貌及数量，共晶凝固、共晶团以及共晶后期组织的形成，石墨的形成及其特征，珠光体的形成。,一、初析石墨的结晶（过共晶）,第二节铸铁的一次结晶过程一次结晶LS一、初析石墨的结晶二、初生奥氏体的结晶三、共晶凝固过程铸铁的结晶经历初析、共晶及共析阶段，所得到的各种组织的形成过程，可以归纳为以下四个方面：初析石墨或初析奥氏体的形成、形貌及数量，共晶凝固、共晶团以及共晶后期组织的形成，石墨的形成及其特征，珠光体的形成。,二、初析奥氏体的结晶（一）初析奥氏体枝晶的凝固过程（亚共晶）,三、共晶凝固过程7（一）稳定系的共晶转变石墨先形核，奥氏体形核，两相组成共晶团。,（二）石墨的晶体结构及片状石墨的长大1、石墨的晶体结构,石墨的形态：9,1、分布特征均匀无向性分布2、形成条件1）共晶成分（亚共晶）2）冷速较慢3、对性能的影响好,1、分布特征菊花状分布2、形成条件1）共晶成分（比A低）2）冷速较快3、对性能的影响较好,1、分布特征板条状分布2、形成条件1）过共晶成分2）冷速慢3、对性能的影响不好,1、分布特征晶间无向性分布（点状石墨）2、形成条件1）亚共晶成分2）冷速快3、对性能的影响不好（现在观点：好）,1、分布特征晶间有向性分布2、形成条件1）亚共晶成分（比D低）2）冷速较慢3、对性能的影响不好,1、分布特征星状分布2、形成条件1）过共晶成分2）冷速较快3、对性能的影响不好,3）根据石墨尺寸的大小，将它分为八级，见表1-7。,（三）球状石墨的形成过程（1）球墨石墨的结构球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状，有明显偏光效应，其光学金相组织见图1-13。,（2）球状石墨的微观分析和结构特征,球状石墨的结构：1、多晶体；2、从中心向外呈辐射状发展；3、每个放射角皆由垂直于球的径向面呈相互平行的石墨基面堆集而成。,2、球状石墨的形成条件,3、球墨铸铁的共晶转变,球墨铸铁的转变过程：1、石墨先形核，并单独长大成球；2、奥氏体形核并长大，形成奥氏体环，两相组成共晶团；3、继续结晶主要靠新晶核不断形成并长大。,4、球状石墨的形成机理球化机理可以解释以下现象：摆脱本身结构上的各向异性所造成各向生长速度的不同，而以球状生长多晶体，内部具有放射状结构提高冷速有利于获得球墨球化衰退现象,球化机理具有以下说法：1）核心说2）过冷说3）表面能说4）吸附说5）位错说6）气泡说,（四）蠕虫状石墨的形成过程,（五）亚稳定系共晶转变过程,（六）磷共晶的形成,第三节铸铁的固态相变（