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球墨铸铁的凝固特性

发布日期:2018-05-16 作者: 点击:

    实际生产中采用的球墨铸铁,大多数都接近共晶成分。厚壁铸件采用亚共晶成分,薄壁铸件采用过共晶成分,但偏离共晶成分都不远。

    共晶成分、过共晶成分的球墨铸铁,共晶凝固时都是先自液相中析出小石墨球。即使是亚共晶成分的球墨铸铁,由于球化处理和孕育处理后铁液的过冷度增大,也会在远高于平衡共晶转变温度的温度下先析出小石墨球。第一批小石墨球在1300℃甚至更高的温度下就已形成。

    在此后的凝固过程中,随着温度的降低,首批小石墨球有的长大,有的再次溶入铁液,同时也会有新的石墨球析出。石墨球的析出和长大是在一个很宽的温度范围内进行的。

    石墨球长大时,其周围的铁液中碳含量降低,就会在石墨球的周围形成包围石墨球的奥氏体外壳。奥氏体外壳形成的时间与铸件在铸型中的冷却速率有关:冷却速率高,铁液中的碳来不及扩散均匀,形成奥氏体外壳就较早;冷却速率低,有利于铁液中的碳扩散均匀,奥氏体外壳的形成就较晚。

    奥氏体外壳形成以前,石墨球直接与碳含量高的铁液直接接触,铁液中的碳易于向石墨球扩散,使石墨球长大。奥氏体外壳形成后,铁液中的碳向石墨球的扩散受阻,石墨球的长大速度急剧下降。由于自铁液中析出石墨时释放的结晶潜热多,约3600J/g,自铁液中析出奥氏体时释放的结晶潜热少,约200J/g,在石墨球周围形成奥氏体外壳、石墨球的长大受阻,就会使结晶潜热的释放显著减缓。在这种条件下,共晶凝固的进行要靠进一步降低温度以产生新的晶核。因此,球墨铸铁的共晶转变要在颇大的温度范围内完成,其凝固的温度范围是灰铸铁的二倍或更多一些,具有典型的糊状凝固特性。

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