铸造合金及其熔炼铸铁结晶及组织形成.pptx

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1、第一节：铁-碳双重相图一、铁碳相图的二重性 Fe3C不稳定 第1页/共23页二、铁-碳双重相图及分析1、共晶系：L-A+G L-A+Fe3C2、共析系：A-F+G A-F+Fe3C3、应用：（按那个转变与什么有关？）冷却速度 化学成分 C Si第2页/共23页三、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）第3页/共23页第4页/共23页四、铸铁中常见元素对铁碳相图上的临界点的影响第5页/共23页五、碳当量、共晶度1、碳当量：CE=C+1/3（Si+P）

2、2、共晶度：Sc=C铁/C理论=C铁/（4.26%-1/3（Si+P）Sc1 Sc1 Sc=1第6页/共23页第二节 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）第7页/共23页（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

3、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第8页/共23页（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 第9页/共23页其它元素：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）第10页/共23页三、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，

4、A后长，相伴生长，形成共晶团。图1-7 第11页/共23页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 第12页/共23页3、G片的分类及分级 表1-6 表1-7 图1-12第13页/共23页（三）球状G形成过程（球化处理）1、球状G结构第14页/共23页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

5、3、球墨铸铁的共晶转变 生核 长大第15页/共23页4、球状G形成机理 （1）G晶核的产生及性质 Mg、Ca形成O、S化物，消除O、S有害作用，做G的核心，形成晶核 （2）G长大机理 螺旋位错理论 其他理论有待验证第16页/共23页（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第17页/共23页（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）侧向蜂窝状结构第18页/共23页2、板条状Fe3C+A（离异型

6、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第19页/共23页（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20页/共23页第三节 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）2、形核 白口铁 先Fe3C、后F 灰口铁 先G、后F 3、生长 过冷度大、片小、晶细第21页/共23页三、过冷A的中低温转变 （以 C曲线介绍即可）A B下、B上、M、A第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页