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各类元素对锻造的影响
发布日期:2019-07-19 访问量:

  各类元素对铸铁组织机能的影响 1. C 碳是铸铁的根基组元,正在铸铁中的存正在形式次要有两种,一种是以逛离碳石 墨的形式存正在,另一种是以化合碳渗碳体的形式存正在,也恰是碳正在铸铁中的 这种存正在形式可把铸铁分成很多类型可把铸铁分成很多类型,正在灰铸铁中, 碳 的质量分数节制正在 2.7%-3.8%的范畴内,碳次要以片状石墨形式存正在,高碳 灰铸铁的金相组织为铁素体和粗大的片状石墨,机械强度和硬度较低,但挠 度较好;低碳灰铸铁的金相组织为珠光体和藐小的片状石墨,有较高的机械 强度和硬度,但挠度较差。因为灰铸铁的成分位于共晶点附近,因而具有良 好的锻制机能。对于亚共晶范畴的灰铸铁,添加碳含量能提高流动性,反之, 对于过共晶范畴的灰铸铁,只要降低碳含量才能提高流动性。正在 QT 中含 C 量高,析出的石墨数量多,石墨球数多,球径尺寸小,圆整度添加。提高含 C 量能够减小缩松体积,减小缩松面积,使铸件致密。可是含 C 量过高则降 低缩松感化不较着,反而呈现严沉的石墨漂浮,且为球化所需要的 Mg 量要增加。 2.Si 硅是铸铁的常存五元素之一,能削减碳正在液态和固态铁中的消融度,推进石 墨的析出,因而是推进石墨化的元素,其感化为碳的 1/3 摆布,故添加硅量 会添加石墨的数量,也会使石墨粗大;反之,削减硅量,会使石墨藐小。正在 灰铸铁中,硅的质量分数节制正在 1.1%-2.7%的范畴内,一般碳硅含量低可获 得较高的机械强度和硬度,但流动性稍差;反之,碳硅含量高,流动性好, 机械强度和硬度较低。当薄壁铸件呈现白口时,可提高碳硅含量使之变灰; 当厚壁铸件呈现粗大的石墨时,应恰当降低碳硅含量,并达到提高机械强度 和硬度的目标。Si 是 Fe-C 合金中可以或许封锁r区的元素,Si 使共析点的含 C 量降低。Si 提高共析改变温度,且正在 QT 中使铁素体添加的感化比 HT 要大。 HT 中 C、Si 都是强烈推进石墨化的元素。提高碳当量促使石墨片变粗、数 量增加,强度和硬度下降。降低碳当量能够削减石墨数量、细化石墨、添加 初析奥氏体枝晶数量,从而是提高灰铸铁力学机能常采纳的办法。可是降低 碳当量会导致锻制机能降低、铸件断面性添加,硬度上升加工坚苦等问 题。 3.Mn 锰是铸铁的常存五元素之一,除少量固溶于铁素体以外,大部门溶入共析碳 化物和渗碳体中,以复合碳化物的形态存正在,加强了碳化物的构成,因而是 障碍石墨化的元素,故添加锰量会增大基体组织中的珠光体数量。正在灰铸铁 中,锰的质量分数节制正在 0.5%-1.4%的范畴内,次要感化有二,一是中和硫 的无害感化,生成 MnS 及(F e、Mn)S 化合物,以颗粒状分布于机体中。这 些化合物的熔点正在 1600℃以上,不只无障碍石墨化的感化,并且还能够做为 石墨化非自觉性晶核。二是不变和细化珠光体,正在此含量范畴内,随锰含量 的添加,铸铁的强度、硬度添加,而塑性和韧性降低。 正在 QT 中 Mn 的感化是构成碳化物和珠光体。对于厚大断面的 QT 件来说,锰是 偏析倾向出格显著的元素,是强烈不变奥氏体的元素,对不变珠光体的感化 也很显著,正在出产珠光体 QT 时,能够操纵锰不变珠光体的感化消弭石墨球周 围的铁素体(牛眼)组织。 4.S 硫也是铸铁的常存五元素之一,正在凡是的铸铁中也被认为是无害元素。硫稳 定渗碳体,石墨化。硫少量溶于铁素体及渗碳体小,降低碳正在液态铸铁 中的消融度,大部门以硫化铁(FeS)和其他硫化同化物(MnS,CeS)的形式 存正在于铸铁中,并分布于晶界上。硫化铁的熔点低、且质软而脆,能降低铸 铁的强度,推进铸铁的收缩,并惹起铸铁的过硬和裂纹构成。硫化锰的熔点 高、且以颗粒状分布,对铸铁的强度无多大影响,但使铁液变稠,流动性变 差。对于灰铸铁,硫的质量分数节制正在低于 0.15%。S 正在 QT 中是反石墨化元 素,属于无害杂质。 5.P 磷也是铸铁的常存五元素之一,正在凡是的铸铁中被认为是无害元素。P 使铸 铁的共晶点左移,且感化程度和硅类似,能溶于液态铸铁中,并降低碳正在液 态铸铁中的消融度,故计较碳当量时应计入磷的含量; 但正在固态铸铁中磷的溶 解度是无限的,并跟着碳含量的添加和温度的降低而削减。磷对石墨化的影 响不大,略微推进石墨化,但有时也能障碍石墨化。磷次要以二元磷共晶 (Fe-Fe3P)、三元磷共晶(Fe-FeP-Fe3P)和复合磷共晶的形式存正在于铸铁 中,磷共晶的硬度高、脆性大、分布正在晶粒的鸿沟上,割裂了晶粒间的持续 性,使铸铁的强度、塑性下降,硬度提高。别的,因为磷共晶具有较低的熔 化温度和磷能够降低铸铁的熔点的来由,因而磷能添加铸铁的流动性和可铸 性,但磷的增高会使铸铁的缩孔、缩松以及开裂倾向添加。对于灰铸铁,磷 的质量分数节制正在低于 3.0%。 P 正在 QT 中不影响球化,可是无害元素,它能够消融正在铁液减低铁碳合金的共 晶含碳量。其降低的碳量相当取它含量的 1/3。 6.Cu 铜是推进共晶阶段石墨化的元素,石墨化能力相当于硅的 1/10-1/5。铜正在超 过它的固溶度极限时,常以显微质点或超显微质点分布于铸铁中。铜使组织 致密,并细化和改善石墨的平均分布,既能降低铸铁的白口倾向,又能降低 奥氏体改变临界温度,细化和添加进珠光体,对断面性有有益影响。铜 具有强化铸铁铁素体和珠光体的倾向,因而能添加铸铁的强度,铸铁的抗拉 强度、抗弯强度几乎取所含铜量成比例的添加,正在低碳铸铁中尤为显著。正在 一般铸铁中,铜的质量分数正在 3.0%-3.5%以下可使硬度添加;但当铸铁具有 构成白口倾向时,或存正在着逛离碳化物的硬点时,则插手铜会使硬度降低。 常用量<1.0%。 7.Cr 1)反石墨化感化属中强,共析改变时不变珠光体 2)铬是缩小 γ 区的 元素,Cr20%时,γ 区消逝 3)用量 0.15%-30% 4)其用量小于 1.0%仍属灰铸铁(可能有少量 Fe3C 呈现),但力学机能 有所提高。 8.Sn 1)为添加珠光体量而插手,一般用量<0.1%,可提高铸铁强度,0.1%时有 可能使铸铁呈现脆性 2)Sn 0.1%可呈现反球化感化 3)共晶团鸿沟易构成 FeSn2 的偏析化合物,因而有韧性要求时,留意 Sn 量 的节制 9.Mo 1)Mo<0.6%时,不变碳化物的感化比力暖和,次要感化正在于细化珠光体,亦 能细化石墨。 2)Mo<0.8%时对铸铁的强化感化较大 3)用 Mo 做合金化时 P 量必然要低,不然会呈现 P- Mo 四元共晶,添加脆性 4)Mo1%时,达到 1.8%—2.0%时,可珠光体的改变,而构成针状基体 5)Mo 能使“C” 曲线左移,并有使构成两个“鼻子”的感化,故易得贝氏 体 10.Ni 1)溶取液体铁及铁素体 2)共晶期间推进石墨化,其感化相当于 1/3Si 3)降低奥氏体改变温度,扩大奥氏体区,能细化并添加珠光体 4)Ni<3.0%,珠光体型,可提高强度,次要用做布局材料;Ni3%—8%,马氏 体型,次要用做耐磨材料;Ni12 %,奥氏体型,次要用做耐侵蚀材料等。 5)对石墨粗细影响较小 11.Sb 1)强烈推进构成珠光体 2)0.002%—0.01%时,对 QT 有使石墨球细化的感化,特别对大断面 QT 件有 效 3)其干扰球化的感化可用稀土元素中和 4)HT 中的插手量为<0.02%,QT 中的插手量 0.002%—0.010% 灰铸铁的组织和几种合金元素的影响 过去半个世纪中,灰铸铁的和孕育处置有了很大的进展,对于铸铁的合金化、生核和凝 固以及固态的相变都做了不少研究。 正在材料科学日新月异的今天, 灰铸铁仍能做为一种布局材料 而具有相当的合作能力, 是取这些研究工做分不开的。 目前, 很多主要的机械零件, 如机床床身、 内燃机缸体、缸盖、壳体、歧管、压缩机缸体和液压阀等,都是用灰铸铁制成的。当然,对灰铸 铁机能的要求也越来越高了。既要强度高,又要有优良的加工机能和厚、薄截面组织的分歧 性;还要求铸铁的刚度高(弹性模量大),铸件的尺寸不变。 出产高商标灰铸铁件,进行无效的孕育处置,是至关主要的,可是,准确地确定化学成分,需要 时配加少量合金元素,也是不成轻忽的前提。如处置适当,选定化学成分和孕育处置能够有相辅 相成的叠加结果。 这里,我们要简要地会商相关节制灰铸铁化学成分的一些问题,将不涉及孕育处置。 一.灰铸铁的组织和合金元素的影响 灰铸铁的强度和分析质量,决定于其最终的显微组织,出产高商标灰铸铁件,节制其显微组织的 方针,大致有以下几方面: ◆ 有较多的初生奥氏体枝状晶; ◆ 无逛离渗碳体和晶间渗碳体; ◆ 石墨藐小并且是 A 型; ◆ 基体组织 95%以上为珠光体,逛离铁素体不多于 5%; ◆ 珠光体藐小。 上述 5 项方针中,前 3 项要正在铸铁凝固过程中成立,后 2 项则要通过节制铸铁的固态改变来达 成。 1.铸铁的凝固过程 要阐发铸铁的凝固过程,不克不及不回首一下铁-碳合金的相图。铁-碳合金的相图是双沉的, 有不变的铁-石墨系和介不变的铁-渗碳系统。制成高机能的灰铁件,当然不单愿呈现逛离的渗碳 体,所以要使铸铁按不变的铁-石墨系凝固。 图 1 中简单地暗示了铁-碳合金相图的共晶部门, 并暗示了一些合金元素对铁-石墨系和铁-渗碳体 系共晶温度的影响。 图 1 合金元素对铁-石墨系和铁-渗碳系统均衡共晶温度的影响 铁-石墨系的共晶温度高于铁-渗碳系统的共晶温度,若是共晶成分的铁水冷却到铁-石墨共 晶温度以下, 同时又正在铁-渗碳体的共晶温度以上, 此时,对铁-石墨系而言铁水曾经有了过冷度, 能够进行石墨加奥氏体(γ)的共晶结晶,对铁-渗碳系统而言,则系统的能仍较高,设有进 行渗碳体加奥氏体共晶结晶的可能。如许,获得的是没有逛离渗碳体的灰铸铁。 可是,对于只含碳而不含其他合金元素的铸铁,铁-石墨共晶结晶温度取铁-渗碳体共晶温度之间 的间隔只要 6℃,要实现上述凝固前提,现实上几乎是不成能的。正在铁-碳合金中插手硅,能够 使铁-石墨共晶温度取铁-渗碳体共晶温度之间的间隔显著扩大,见图 2。含硅量为 2%时,此间 隔大于 30℃,要制得不含逛离渗碳体的铸铁,就很是便利了。所以,所有的灰铸铁中都含有大 量的硅,硅是灰铸铁中必不成少的,极为主要的合金元素。正由于所有的灰铁中都含有硅,司空 见惯,很多人反而不视其为合金元素了。 图 2 硅对铁碳合金均衡共晶温度的影响 各类常用的合金元素,对两共晶温度间隔的影响,概略地正在图 1 中暗示了。一些无数据可 供参考的合金元素的感化见表 1。 ① 对于铁-石墨系共晶成分,将表列数据乘以元素含量的百分数。 ②正在不变前提下凝固时,固、液界面处合金元素正在固相中的含量取其正在液相中的含量的比。 * — 尚缺可用的数据。 (1)初生奥氏体析出 灰铸铁大都是亚共晶铸铁,共凝固过程从自液相中析出初生奥氏体枝晶起头。即便是共晶 成分的铸铁,也会发生一些初生奥氏体,由于诱发共晶反映有赖于石墨的生核,石墨生核又需要 必然的过冷度,这就有益于析出初生奥氏体。 共晶反映前析出的初生奥氏体枝晶的量愈多,铸铁的强度愈高,初生奥氏体枝晶的几多,取 决于铸铁的化学成分。 碳含量是决定奥氏体枝晶析出量的次要要素, 碳含量比共晶碳含量 (4.3%) 低得愈多,奥氏体枝晶析出量就愈多。大大都合金元素,都改变铸铁的共晶碳含量,从而改变初 生奥氏体枝晶的析出量。使铸铁共晶碳含量降低的元素,凡是称为石墨化元素;使共晶碳含量提 高的元素,称为渗碳体不变元素。 硅和磷是感化强的、降低铸铁共晶碳含量的元素,灰铸铁中含有硅和磷时,其共晶碳含量 见下式: 共晶碳含量(%)= 4.3%-1/3(%Si+%P) 一些常用合金元素的影响见表 1。硫降低共晶碳含量的感化大于硅和磷,其正在灰铸铁中感化 的机制比力复杂,当前会较细致地谈到。铝降低共晶碳含量的感化也很强,但铝次要用于高铝耐 热铸铁,一般灰铸铁中都不含铝。 若是灰铸铁的含碳量不变,插手降低共晶碳含量的合金元素,就会使铸铁的碳当量增高,从 而会使初生奥氏体枝晶的析出量较少,共晶凝固的液相较多。 若是连结灰铸铁的碳当量不变,恰当地提高含硅量,降低含碳量(即采用较高的硅碳比),却可 以稍稍添加奥氏体枝晶量, 同时削减石墨析出量。 如许, 就能够响应提高铸铁的强度和弹性模量。 (2)共晶凝固 跟着初生奥氏体枝晶的析出,残剩液相中的碳当量不竭提高,到其值达到 4.3%时,即发生 共晶改变。 共晶凝固从石墨生核起头。 液相中微细的未熔石墨颗粒和高熔点的非金属同化物都能够是石 墨结晶的焦点。石墨晶核构成后,很快就发展成片状分枝,临近石墨的液相中碳含量削减,促使 奥氏体正在石墨之间析出。 奥氏体析出, 又使临近的液相富碳, 推进石墨继续发展。 如许彼此推进, 并向四周液相不竭发展的奥氏体-石墨共生晶粒,我们称之为共晶团。液相中良多如许的共晶团, 各自径向长大,结晶前沿大致接近于球形。每一个共晶团中的石墨片又都是彼此毗连的。 共晶凝凝结束时,各共晶团彼此间、共晶团取初生奥氏体枝晶。间互相接触。共晶团晶界上常聚 集有较多的同化物,一些元素,(如磷、硫)取铁、碳构成的低熔点共晶体也可能析出于共晶团 之间。有时,因为合金元素的偏析,还可能导致正在共晶团之间析出渗碳体,这种渗碳体称之间晶 间渗碳体。 石墨片的形态和尺寸,次要决定于凝固温度,冷却速度和液相中生核的环境。比力抱负的石 墨组织是狼藉分布的、长度附近的石墨片(即 A 型石墨)。如铁水中生核情况优良,正在略低于 均衡共晶温度的恰当过冷度下发生共晶反映,就可获得 A 型石墨。若是铁水中的生核前提欠好, 正在比均衡温度低得多的温度下(过冷度大)凝固,则石墨片的长大速度和分枝速度都很高,则得 到分布于枝晶间的藐小石墨片,凡是称之为过冷石墨(D 型石墨)。除正在特殊前提下利用的铸铁 件外,一般不单愿发生这种石墨组织。 添加共晶团数量(即共晶团尺寸削减),可使铸铁的强度较高,所以也是制制高商标铸铁的 方针。孕育处置是添加共晶团数的无效方式,可是,很多研究工做表白,一些偏析于液相并使固 相线温度降低的合金元素,会障碍共晶团的长大,从而使铸铁的共晶团数添加。现已晓得,铸铁 中插手钼、钒、铬、磷和铋,都可使共晶团数添加。 2.对灰铸铁凝固过程的阐发 对于研究铸铁的凝固过程,冷却曲线是很有价值的。阐发冷却曲线的特点,就能够预测铸铁 的组织和机能。亚共晶灰铸铁的典型凝固冷却曲线 亚共晶灰铸铁的典型凝固冷却曲线 铁水冷却到液相线以下,即有初生奥氏体枝状晶析出,冷却曲线上呈现一个小平台。此后,冷却 到铁-石墨共晶温度以下,达到必然的过冷度,就发生共晶反映,即先有石墨生核,然后以此为 根本长成共晶团。共晶反映的熔化热,又使过冷的液相温度回升,凡是称之为“再辉”。最初, 因为不竭经铸型散热,系统的温度下降,正在铁-渗碳体共晶温度以上凝凝结束。正在此种前提下, 铸铁中石墨为 A 型,无逛离渗碳体。 一些我们不单愿其呈现的组织及其发生的前提如下: (1)过冷石墨 若是铁水冷到铁-石墨共晶温度以下,而石墨生核的前提欠好,推迟了共晶团的构成和长大,产 生较大的过冷度,石墨就藐小,成为 B 型及至 D 型。若是共晶反映的起始和结束都正在铁-渗碳体 共晶温度以上,则铸铁中仍不存正在逛离渗碳体,只是石墨的形态为过冷石墨,拜见图 4。 图 4 生核不脚、过冷度大的铸铁的凝固冷却曲线)麻口组织 铸铁中的碳,一部门以渗碳体的形态存正在,一部门为石墨,断口上可见白色部门和灰色部 分搀杂相间,凡是称为麻石组织。有时也呈现正在外围白口和核心灰口之间的过渡部位。 如铸件的冷却速度很高,铁水很快就冷到铁-渗碳体共晶温度以下,正在薄壁处和角上就会有 渗碳体和奥氏体析出。同时,石墨也能生核并长大。发生两种共晶反映所的热,又使 液相的温度回升到铁-渗碳体共晶温度以上,铁-渗碳体共晶反映遏制,了逛离渗碳体 的析出。正在如许的前提下,铸铁可正在两共晶温度之间完全凝固,(见图 5)获得麻口组织。 图 6 白口铸铁的凝固冷却曲线 发生白口组织的前提,次要有以下三项。 a.冷却速度很高。发生共晶反映以前,铁水就冷却到铁-渗碳体共晶温度以下。形成冷却速度过 高的工艺要素有: ◆ 铸件壁薄; ◆ 浇注温度太低,正在凝固以前加热型腔的感化差,铸件取铸型间的温差大; ◆ 铸型的导热能力强。 b.铸铁的碳当量太低。凝固过程中析出的初生奥氏体枝晶多,剩下的共晶成分的液相不多,发 生共晶反映时,的热量不脚以使温度升高到铁-渗碳体温度以上。 c.合金元素的影响,大大都合金元素城市影响共晶碳含量,使碳当量改变,从而促成白口。此 外,合金元素还会改变共晶温度,影响铁-石墨系和铁-渗碳系统共晶温度之间的间隔。一些渗碳 体不变元素(如 Cv,V 和 Ti),正在降低铁-石墨共晶温度的同时又提高铁-渗碳体共晶温度,铁 水当然就容易过冷到铁-渗碳体共晶温度以下。还有一些合金元素(如 Mn 和 Mo 等),既降低 铁-石墨共晶温度,也降低铁-渗碳体共晶温度,对白口倾向就没有较着的影响。 (4)晶间渗碳体 前面曾经谈到,共晶凝固初期构成的渗碳体味形成白口组织或麻口组织,正在共晶凝固后期 析出的逛离渗碳体,则分离于共晶团之间,凡是称为晶间渗碳体。 正在进行共晶凝固时,的熔化热一般城市使残剩液相的温度升高。若是正在凝固后期,的热 量消减,一些残留正在共晶团之间的残剩的液相又冷却到铁-渗碳体共晶温度以下,就会发生晶间 渗碳体,拜见图 7。 图 7 构成晶间渗碳体时的凝固冷却曲线 铸铁凝固过程中,合金元素正在液相和固相之间的偏析,也可能导致晶间渗碳体呈现。一般 说来,石墨化元素多偏析于固相中,碳化物不变元素则多偏析于液相中。 正在铸铁中加有合金元素时,凝固过程中,残剩液相中铬和钒之类的元素逐步富集,而硅和 镍之类的元素逐步削减。成果,残剩液相的铁-渗碳体共晶温度逐步提高,铁-石墨共晶温度逐步 降低,两者之间的间隔不竭缩小。最初凝固的液相中的碳,就可能以渗碳体的形式析出。图 8 示意地申明了这种环境。 图 8 共晶凝固时合金元素偏析对凝固冷却曲线的影响(构成晶间渗碳体) 合金铸铁中析出晶间渗碳体,可能取铸件的截面尺寸无关。现实上,有表白,迟缓凝 固反而可能促成晶间渗碳体的析出,由于缓冷可能形成有益于合金元素偏析的前提。 避免呈现此种晶间渗碳体, 环节往往不正在于提高石墨化元素的含量, 由于石墨化元素偏析于固相 中,未必能较着影响最初凝固的液相。处理的办法能够是:降低铬、钒等元素的含量,并加快共 晶凝固过程。 (5)磷共晶 铸铁中含磷量跨越 0.02%,就可能呈现晶间磷共晶。磷正在奥氏体中的消融度很小,铸铁凝 固时,磷根基上都留正在液相中。共晶凝固接近完成时,共晶团之间残剩的液相的成分接近三元共 晶成分(Fe-2%、 C-7%、P)。此液相约正在 955℃凝固。 铸铁凝固时,钼、铬、钨和钒都偏析于富磷的液相中,使磷共晶的量增加。铸铁中含磷量高时, 除磷共晶本身的无害感化外, 还会使金属基体中所含的合金元素削减, 从而削弱合金元素的感化。 磷共晶液体正在凝固长大的共晶团四周呈糊状, 凝固收缩很罕见到补给, 铸件呈现缩松的倾向 较大。 3.共析改变(奥氏体改变) 为了获得高强度的灰铸铁,我们但愿奥氏体改变时不发生铁素体,金属基体全数为珠光体, 并且要力图获得藐小的珠光体。 灰铸铁中,合金元素的次要感化是节制奥氏体的改变。有些合金促成珠光体,有些合金促成 铁素体,有些合金能够使珠光体细化。 为了更好地领会合金元素对灰铸铁奥氏体改变的影响,有需要先阐发一下灰铸铁的均衡相 图。含硅 2%的铁碳合金比力接近一般的灰铸铁,其均衡相图的相关部门见图 9。 图 9 中,最值得留意的是铁素体(α)、奥氏体(γ)和石墨同时存正在的三相区。三相区的 边界是铁素体改变温度 αT,下面的边界是共析温度 A1。铁-碳合金二元相图中,没有如许的三 相区,这是因为含有硅而特有的。 (1)均衡前提下的改变 正在均衡前提下迟缓冷却时,奥氏体改变为铁素体和石墨。正在固相线温度,奥氏体中大约含碳 1.5%(A 点),冷却过程中,碳正在奥氏体中的消融度不竭下降。自 A 点冷却到 B 点,约有 1% 的碳自奥氏体析出。正在 αT 温度以下的冷却过程中,还会发生石墨化,冷却到 A1 温度(C 点), 所有的奥氏体都已改变为铁素体和石墨。 奥氏体改变为铁素体和石墨时,共析石墨都堆积正在共晶团的石墨片上,使之增厚。固相中形 成新的石墨焦点常坚苦的。 石墨片增厚需要的两前提:一是奥氏体中的碳原子扩散到石墨片上;二是石墨长大前沿的铁 原子分开奥氏体/石墨界面。奥氏体中铁原子的陈列最慎密,每一原子四周有 12 个相邻的原子, 原子的挪动次要靠晶格中的空地。 要使铁原子不竭自石墨化前沿移开, 就需要奥氏体中远处的空 隙不竭石墨化前沿扩散。若是冷却快,不克不及给原子扩散以脚够的时间,就不克不及实现这种改变。 所以,上述均衡前提下的改变只能发生于冷却很是迟缓的环境下。全数铁素体基体的灰铸铁,实 际上常少见的。 (2)珠光体的构成——非均衡前提 若是铸件冷却较快,奥氏体过冷到共析温度 A1 以下,就会改变为珠光体。 发生珠光体改变时, 起首是渗碳体正在奥氏体取石墨或其他同化物的界面上生核并成长。 因为 渗碳体的长大,其附近的奥氏体含碳量降低,于是正在渗碳体的两侧析出铁素体。铁素体的析出, 又使其附近的奥氏体富碳,又为渗碳体的析出创制了前提。如许的不竭成长,就会构成由大体上 互相平行的铁素体和渗碳体片层构成的珠光体团。 每个奥氏体晶粒内, 城市有若干珠光体团发展, 曲到其彼此接触而终止。 进行这种改变, 碳原子和铁原子扩散挪动的距离比力短, 不需要很长的扩散时间 (迟缓冷却) 。 (3)合金元素对共析改变的影响 硅是灰铁中最主要的合金元素,正由于含有 2%摆布的硅,灰铸铁的组织中才能够不含逛离 渗碳体。可是,硅对灰铸铁的力学机能也有其负面感化。起首,硅使铸铁的相图中发生铁素体、 奥氏体和石墨配合存正在的三相区,从而有益于铁素体构成。此外,硅还降低碳正在奥氏体中的消融 度,添加铁素体长大的速度。 能够通过插手其他元从来抵消硅的负面感化, 使铸铁具有完全的珠光体基体。 合金元素能够 通过分歧的体例影响奥氏体的不变性。有些元素,如锡、锑、砷和铜,易于堆积正在石墨-奥氏体 界面上,碳向石墨扩散,使碳固溶于奥氏体,从而推进构成珠光体。 有些元素,如锰和镍,使 αT 和 A1 温度下降,扩大奥氏体区。因为碳的扩散速度随温度的 下降而降低,正在低温下构成铁素体的速度下降。因而,奥氏体中的含碳量较高,发生珠光体的倾 向增大。 一些碳化物构成元素, 如锰和铬, 使碳正在奥氏体中的消融度增大。 这类元素取碳的亲和力强, 正在冷却到 αT 温度期间,使碳连结固溶形态;正在 αT 温度以下,则障碍石墨化,障碍构成逛离铁 素体,从而添加铸铁基体中的珠光体量。还有些碳化物构成元素(如钼)对奥氏体不变性的影响 不大,但能使层状珠光体细化,从而显著地加强珠光体。 (4)合金元素细化珠光体的感化 合金元素最主要的影响,是其对奥氏体改变为珠光体、贝氏体和马氏体的动力过程的影响, 从热处置的角度来看,就是合金元素对可淬硬性的影响。持续冷却时,可淬硬性加强表示为将奥 氏体改变的起始点推迟到较低的温度。 正在较低的温度下构成的珠光体较细, 强度和硬度也都较高。 正在影响奥氏体改变方面, 合金元素的感化并不不异。 有些合金元素障碍构成逛离铁素体的做 用较强,有些合金元素推迟珠光体构成的感化较强。铸铁中插手锡、锑、砷之类的合金元素,有 促成珠光体的感化,而正在细化珠光体方面现实上没有感化。铬、铜和镍的感化不强,需插手较大 的量才能较着地细化珠光体。锰促成珠光体的感化中等,但其用量往往由于要连结合适的 Mn/S 比而遭到限制。钒和钼的促硬能力最强,插手较小的量就有可不雅的加强感化。 正在中、低碳钢中,硅确有推进软化的感化,其机制是延缓珠光体反映,冷却时易于获得马氏 体。可是,正在灰铸铁中,可认为硅正在这方面有负面的感化,硅使 A1 温度提高,推进构成逛离铁 素体。硅还使珠光体正在较高的温度下构成,即便获得珠光体,其强度和硬度也都较低。 钼的感化很出格,其推迟珠光体改变的感化强,但铁素体构成的感化则很小。所以,加 入钼可推迟珠光体改变,但碳扩散的时间较长,构成的铸素体也较多,正在未加其他合金元素的灰 铸铁中插手钼,可能使铸件厚截面处的铁素体量增加。所以,如要获得完全珠光体组织,正在插手 钼的同时,常要配加其他珠光体促成元素,如铜、锡和铬等。 灰铸铁中单加一种合金元素能够有较着的细化珠光体的感化,可是,将两种或多种合金元 素共同利用往往有叠加的加强结果(即 1+12 的结果)。有些合金的共同感化是出格无效的, 如 Mo+Ni,Mo+Cu 和 Cr+Mo。合金的共同利用能够使插手的合金总量削减,从而能降低成本。 可是,正在消弭铁素体方面,目前还不晓得合金共同利用有叠加结果的环境。

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