伴隨著奧氏體初生枝晶的沉淀,剩余液相中的碳當(dāng)量不斷增加,等到這個(gè)值達(dá)到4.3%時(shí),共晶就會(huì)發(fā)生變化。
根據(jù)灰口鑄件廠家的研究表明,共晶的凝固是從石墨生核開始的。細(xì)小的無熔石墨顆粒和高熔點(diǎn)的非金屬夾雜物可以成為石墨晶體的核心。當(dāng)石墨晶體核形成時(shí),它們很快就會(huì)生長成片狀分支。此時(shí),相鄰石墨的液相中的碳含量會(huì)降低,從而促進(jìn)石墨之間的奧氏體沉淀。
奧氏體析出之后,又會(huì)讓鄰近的液相富碳,促進(jìn)石墨繼續(xù)生長,這樣相互促進(jìn)著,并且還會(huì)向周圍的液相不斷生產(chǎn)的奧氏體-石墨共生晶粒,鑄鐵鑄造廠家稱它為共晶團(tuán)。液相中有很多這樣的共晶團(tuán),它們都是徑向生長的,晶體的前沿會(huì)大致接近球形,每個(gè)共晶團(tuán)中的石墨片都是相互連接的。
等到共晶團(tuán)凝固完結(jié)的時(shí)候,各個(gè)共晶團(tuán)和初生奧氏體枝晶之間相互接觸。然而,更多的雜物經(jīng)常聚集在共晶團(tuán)的晶界上,由一些元素、鐵和碳組成的低熔點(diǎn)共晶體也可能在共晶團(tuán)之間沉淀。有時(shí)候,因?yàn)楹辖鹪氐钠?,還可能會(huì)導(dǎo)致共晶團(tuán)之間析出滲碳體,這種滲碳體灰口鑄件廠家稱其為晶間滲碳體。
凝固的溫度和冷卻速率以及液相中生核的情況決定了石墨片的形態(tài)和尺寸。鑄鐵鑄造廠家比較喜歡的石墨組織是散亂分布的、長度相近的石墨片,這種石墨片就是A型石墨。若鐵水中的生核狀況較好,在略低于平衡共晶溫度的適當(dāng)冷卻下發(fā)生共晶反應(yīng),則可獲得A型石墨。相反,如果鐵水中的生核條件不好,在比平衡溫度低得多的溫度下凝固,石墨片的生長速度和分枝速度會(huì)很高,分布在枝晶之間的小石墨片也會(huì)得到,我們稱之為過冷石墨。一般鑄鐵廠家除了在一些特殊條件下使用的鑄鐵件外,也不希望產(chǎn)生這種石墨組織。
增加共晶團(tuán)的數(shù)量,可以讓鑄鐵的強(qiáng)度變高,所以這也是制造高牌號鑄鐵的目標(biāo)。孕育處理是一種非常有效的增加共晶團(tuán)數(shù)的方法,但是根據(jù)很多研究的工作表明,一些偏析在液相并讓固相線溫度降低的合金元素,會(huì)阻礙共晶團(tuán)長大,從而讓鑄鐵的共晶團(tuán)數(shù)增加。鑄鐵鑄造廠家現(xiàn)在已知的磷、釩和鉻以及鉍元素等等,都可以讓共晶團(tuán)數(shù)增加。
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