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球墨铸件微观凝固过程及球化不良的原因

日期：2023-04-10 19:42点击：次
【一】、球墨铸铁的微观凝固过程 从20世纪80年代开始，很多学者对球墨铸铁的微观凝固过程提出新的认识，包括：①亚共晶球墨铸铁，先析出初生奥氏体。共晶球墨铸铁，在非平衡凝

 【一】、球墨铸铁的微观凝固过程

从20世纪80年代开始，很多学者对球墨铸铁的微观凝固过程提出新的认识，包括：①亚共晶球墨铸铁，先析出初生奥氏体。共晶球墨铸铁，在非平衡凝固条件下，首先析出初生奥氏体。过共晶球墨铸铁则首先析出初生石墨球。②共晶结晶时，发生离异共晶。共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。③初生枝晶和晕圈枝晶交替生长，促成石墨球周围奥氏体壳形成。奥氏体以石墨生长面为衬底形核、生长，在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔体对流等原因，石墨球与奥氏体发生碰撞，形成共晶晶粒。基于这些新的认识，可以将球墨铸铁的微观凝固过程近似表述为，当温度下降到液相线温度以下某一温度时，亚共晶球墨铸铁有初生奥氏体枝晶、共晶和过共晶球墨铸铁有初生石墨球在液相中析出。共晶结晶时，共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。
石墨球在液体中自由长大到尺寸后，在石墨球外围形成奥氏体晕圈。同时奥氏体按枝晶状方式生长，并逐渐在枝晶旁析出石墨球。石墨球与奥氏体枝晶的碰撞与接触形成共晶晶粒，石墨球被奥氏体包围。碳原子通过奥氏体壳向石墨球扩散，石墨球显著长大。随着温度降低，石墨-奥氏体共晶晶粒不断长大，游离奥氏体也会自由生长。当所有液相变成固相后，凝固结束。对球墨铸铁凝固过程的认识建立在球墨铸铁属于离异共晶以及熔液内存在运动两个事实的基础上，强调奥氏体枝晶的单独存在和它在凝固过程中的作用。采用着色腐蚀技术，金相显示了球墨铸铁缩松区中奥氏体枝晶的组织形貌，分析了球铁缩松的形成机制。研究表明，奥氏体枝晶对缩松缺陷的类型及形成机制具有显著影响。可见，缩松形成于上述形成过程的阶段，枝晶形成骨架后，凝固较早的区域对热中心的异地抽吸液体流动是球铁缩松形成的主要原因。并且，随冷却速度增大，枝晶析出量增大，而石墨析出量减小，共晶前期凝固收缩增大，缩松倾向也增大。指出宏观缩松常常出现在枝晶晶簇间隙，产生于共晶凝固前期树枝晶骨架形成后，是异地凝固收缩造成对热节中心(厚壁处)铁液抽吸流动的结果；微观缩松是于凝固末期，晶簇间隙中的凝固收缩得不到补偿而产生的微小孔洞；枝晶数量增多，形态趋于发达，液态金属异地抽吸作用增强，易于形成宏观缩松；反之，枝晶数量减少，形态粗壮，倾向于形成显微缩松。
【二】、球墨铸铁球化不良的原因
（1）球化不良特征：在铸件或试棒断面上分布有明显可见的小黑点，愈往中心愈密。金相组织中。有聚集分布的厚片状石墨原因分析：
1、原铁液硫含量过高
2、铁液氧化
3、残余球化剂量不足4反球化元素的干扰
防止方法：
1、尽量选用低硫的焦炭和铁。若原铁液含硫量过高，应采用炉内、炉外脱硫或相应提高球化剂的加入量。交界铁液要分离干净，灰铸铁的铁掖不应混入球墨铸铁中。球化处理时，防止炉渣出到浇包中。
2、操作中严防铁液氧化
3、熔制配比适当、成分稳定的中间合金，并采用合适的处理温度，注意球化处理操作。防止铁液与合金作用过分激烈或“结死”在包底。
4、镁球墨铸铁中。加人少量的稀土，可中和反球化元素的干扰
（2）球化衰退
特征：球墨铸铁铁液，停留时间后，球化效果会消失
原因分析：
铁液的残余镁量和残余稀土量随着时间的延长会逐渐减少，过了时间后。球化剂残余量已减少到不足以铸件球化时，就造成球化衰退。