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球墨鑄鐵的凝固特性

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球墨鑄鐵的凝固特性

發布日期:2019-05-29 作者: 點擊:

實際生產中采用的江蘇球墨鑄鐵件,大多數都接近共晶成分。厚壁鑄件采用亞共晶成分,薄壁鑄件采用過共晶成分,但偏離共晶成分都不遠。

共晶成分、過共晶成分的球墨鑄鐵,共晶凝固時都是先自液相中析出小石墨球。即使是亞共晶成分的球墨鑄鐵,由于球化處理和孕育處理后鐵液的過冷度增大,也會在遠高于平衡共晶轉變溫度的溫度下先析出小石墨球。首批小石墨球在1300℃甚至更高的溫度下就已形成。

在此后的凝固過程中,隨著溫度的降低,首批小石墨球有的長大,有的再次溶入鐵液,同時也會有新的石墨球析出。石墨球的析出和長大是在一個很寬的溫度范圍內進行的。

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石墨球長大時,其周圍的鐵液中碳含量降低,就會在石墨球的周圍形成包圍石墨球的奧氏體外殼。奧氏體外殼形成的時間與鑄件在鑄型中的冷卻速率有關:冷卻速率高,鐵液中的碳來不及擴散均勻,形成奧氏體外殼就較早;冷卻速率低,有利于鐵液中的碳擴散均勻,奧氏體外殼的形成就較晚。

奧氏體外殼形成以前,石墨球直接與碳含量高的鐵液直接接觸,鐵液中的碳易于向石墨球擴散,使石墨球長大。奧氏體外殼形成后,鐵液中的碳向石墨球的擴散受阻,石墨球的長大速度急劇下降。由于自鐵液中析出石墨時釋放的結晶潛熱多,約3600J/g,自鐵液中析出奧氏體時釋放的結晶潛熱少,約200J/g,在石墨球周圍形成奧氏體外殼、石墨球的長大受阻,就會使結晶潛熱的釋放顯著減緩。在這種條件下,共晶凝固的進行要靠進一步降低溫度以產生新的晶核。因此,球墨鑄鐵的共晶轉變要在頗大的溫度范圍內完成,其凝固的溫度范圍是灰鑄鐵的二倍或更多一些,具有典型的糊狀凝固特性。


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