稀土变质铸铁石墨形态的转变

采用定向凝固实验方法考察了低凝固速度（下限为０．５ｍｍ／ｈ）下稀土变质铸铁石墨形态的转变。结果表明,随着稀土含量的增加,石墨形态呈现由Ａ型片状→Ａ′型片状→珊瑚状→蠕虫状→球状→开花状的一系列转变;石墨形态由片状到非片状的转变是由于生长方式改变所致,而这种改变取决于稀土含量,与凝固速度（或冷却速度）无关;石墨单体可以发生片状与非片状之间的连续转变,但在试样宏观的片状石墨区域与非片状石墨区域之间却存在着明显的分界线,说明石墨生长方式在试样宏观区域间发生了突变。     

稀土对Fe－C－Al－Si铸铁组织和性能的影响

本文研究了稀土对Ｆｅ－Ｃ－Ａｌ－Ｓｉ铸铁的石墨形态，基体组织，力学性能及激冷倾向的影响。随１~＃稀土量增加，石墨由片状向蠕虫状转变较快，但由蠕虫状向球状转变很慢，故具有较大的蠕化范围。铸铁的强度在０．３～１．２％１~＃稀土范围内随稀土的增加而增加，但在１．２～２．０％范围内稍有下降。稀土具有较强的促进激冷倾向的能力，而铝具有抑制或消除激冷倾向的作用。孕育能显著降低激冷倾向，且其效果比普通铸铁更明显。并对有关机理进行了讨论。     

La含量对GH230合金组织和性能的影响

研究了La含量对GH230合金组织和性能的影响。结果表明,当合金La含量达到0.048％（Wt%,下同）时,合金中析出新相－富镧相;而且合金含La量还影响晶界二次M23C6型碳化物析出形态,即晶界二次M23C6型碳化物形态逐渐由胞状（0％La试验合金）向片状（0.026％La,0.048％La试验合金）、链状（0.087％La试验合金）转变。但是合金含La量对一次M6C型碳化物相数量、尺寸、分布以及合金基体的晶粒尺寸影响较小。La通过改变合金组织而影响其室温力学性能、927℃/62Mpa条件下的持久寿命。     

稀土在铸铁中的应用

国外很早就用铈加入铁水中,以改变铸铁中石墨形状,并首次成功地得到球墨铸铁。因为石墨呈片状时易使材料内部产生缺陷,性能较差并容易断裂,由片状转化成球状就大大改善力学性能,而稀土加入铸铁中可起到纯化,变性和合金化的作用。我国在60年代初就将稀土用于球墨铸铁生产,并研制成功稀土柴油机曲轴等重要器件。铸铁中石墨形状介于片状和球状之间的称为蠕墨铸铁。球铁和蠕铁目前广泛应用于机械     

稀土合金在高碳当量铸铁中的行为

作者多年来系统地研究了稀土在高碳当量铸铁中的行为,发现当加入微量稀土时,铸铁中的石墨仍为片状,但稀土加入量超过一个临界值以后,石墨开始从片状转变为蠕虫状和球状,在此同时铸铁的性能获得改善,在石墨变态前其抗拉强度σ_b可提高20％左右,在石墨变态后其抗拉强度σ_b可提高一倍以上。据此建立了“双峰值效应”曲线,并用以指导稀土灰口铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁的生产,制造了耐压(水压)稀土灰口铸铁散热器等新产品,取得了巨大的经济效益。     

熔体冷却速度对稀土Y变质A356铝合金微观组织及拉伸性能的影响

对不同熔体冷却速度所制备稀土Y变质A356铝合金的显微组织及拉伸性能进行了研究。结果表明,随着熔体冷却速度的降低,初晶α-Al晶粒变得粗大且分布凌乱,其二次枝晶间距增大;共晶硅由颗粒状、纤维状转变为片状、针状;合金的拉伸性能显著下降,拉伸断口由韧性断裂向脆性断裂转变。稀土Y对熔体冷却速度较敏感,需在较大的熔体冷却速度下才能使共晶硅按变质形态生长。     

石墨化钢石墨化过程的金相分析及其动力学方程

在650、680和710 ℃不同温度条件下对碳质量分数为0.66%的淬火高碳钢进行了石墨化处理,并利用场发射扫描电子显微镜、电子探针、X-射线衍射仪和透射电子显微镜对其石墨化过程的组织进行金相分析,以及利用组织转变动力学理论,绘制了其石墨化过程的动力学曲线,并建立了相应的动力学方程。研究结果显示:在石墨化过程中,淬火马氏体首先向析出碳化物的稳定状态转变,且在碳化物为渗碳体Fe₃C时,石墨粒子析出速度开始明显增加;基体组织中针叶状α-Fe发生再结晶,由等轴状铁素体逐步代替针叶状的α-Fe;铁素体中的碳含量随着石墨化时间的延长而逐步降低,即由过饱和状态转变为稳定态,碳含量在石墨粒子中突变增为峰值,而铁含量则突变降为谷值,由此表明,渗碳体分解的碳向石墨核心扩散,铁自石墨核心处扩散出来,而形成石墨粒子;石墨粒子面积分数随时间变化的曲线呈S形状,即该动力学过程符合动力学模型JMAK（Johnson-Mehl-Avrami-Kolmogorov）方程,且该方程中的n值为1.5～1.7。      

石墨形态与基体组织对铸铁热物理性能的影响

对各种铸铁的热物理性能进行了测试,探讨了石墨形态、基体组织对铸铁热物理性能的影响。结果表明,随石墨形态由片状—蠕虫状—团絮状—球状的转变,导热系数λ、比热容C_p及热扩散率α降低;珠光体基体铸铁的热物理性能比铁素体基体铸铁低。铸铁的热物理性能对铸铁件的数值模拟技术有重要意义。     

合金元素及凝固模式对含氮不锈钢氮含量的影响

通过冶炼实验研究Mn、Cr和Ni对不锈钢凝固模式及铸锭氮含量的影响,探讨影响氮含量的关键因素,并分析合金元素对钢液与铸锭中氮含量影响的相互作用系数的区别.实验结果表明,影响氮含量的因素主要为钢液中氮的溶解度和不锈钢的凝固模式.增加钢液中氮的溶解度、改变凝固模式由F→FA→AF→A时,不锈钢的溶氮能力提高,氮气的溢出量减少,氮含量增加.随Mn含量增加,铸锭中氮含量线性增加,而随Cr和Ni含量增加,氮含量的变化均存在三个特征阶段.分析认为:Mn含量变化不改变凝固模式（FA）,相互作用系数E_NMn为-0.0286,与钢液中相近;而随Cr和Ni含量增加,凝固模式分别依次经历F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系数E_NCr和E_NNi非定值,分别为E_NCr=-0.046和-0.011,E_NNi=-0.011和0.033.      

稀土变质铸铁中石墨—奥氏体共晶的生长方式

用Ｂｒｉｄｇｍ ａｎ 定向凝固技术制取了稀土变质共晶铸铁不同石墨形态时的液－固平界面试样。观察结果表明,稀土变质铸铁共晶凝固过程中,石墨相不论形态如何均为领先相;石墨与奥氏体共晶有共生生长和离异生长两种生长方式。在共生生长情况下,奥氏体紧贴石墨片两侧协同生长,形成锯齿状的液－固界面结构;在离异生长情况下,石墨相单独在液相中析出并充分长大,随后被奥氏体包围,液－固界面形态主要取决于奥氏体－液相界面的稳定性。分析表明,稀土在石墨－液相界面的富集是导致石墨－奥氏体共晶离异生长的主要原因。     

硫含量对铁水降温过程中石墨析出行为的影响

铁水中析出的片状石墨是一种可持续利用的资源。在一定的温度范围内,采用降温的方式可以从铁水中析出大量石墨并加以回收利用,我国的生铁产量巨大,因此,这种从铁水中回收石墨的方法具有广阔的应用前景。本研究对硫含量不同的铁水进行降温,并采用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱仪（Raman）等表征手段,研究了硫含量对铁水中片状石墨析出行为的影响。结果表明,随着硫含量增加,铁中的锰与硫结合生成大量的MnS,铁中析出的石墨倾向于在MnS异质晶核上生长,石墨由片状向碎块状转变,结晶度逐渐降低,石墨的表面缺陷增多。因此,低硫含量的铁水通过降温可以析出结晶度较好的片状石墨,并据此提出了一种新的炼铁流程石墨生产工艺,为实现铁水析出石墨工业化提供理论参考。     

稀土对铸铁在600℃、700℃时抗氧化性影响的试验研究

本文采用氧化增重及氧化层厚度两种试验疗法和参数,探讨了稀土对铸铁在600℃、700℃时抗氧化性的影响。研究结果表明:稀土元素改善铸铁抗氧化性能的机制在于残留在铸铁中的稀土改变了石墨形状及分布特征,而不是通过合金化改变氧化膜的结构和组成。在灰铸铁中,随片状石墨的细化,D型石墨数量的增加,抗氧化性得到改善。而蠕墨铸铁的抗氧化性能与其蠕化率有着密切的关系。试验发现在含碳量相同时,高蠕化率的蠕墨铸铁抗氧化性能优于A型片状石墨铸铁,而劣于D型石墨铸铁。     

钇变质ZA－27合金的组织和性能

采用Ａｌ－１５％Ｙ中间合金对ＺＡ－２７合金液进行变质处理，并与其它４种加入形式的Ｌａ和Ｃｅ稀土作用效果进行比较。结果表明，添加适量钇，明显改变凝固组织及其分布，晶粒尺寸缩小３０％～４０％；增加螺旋试样长度４０％、降低线收缩率５０％、减小底缩倾向；提高合金在碱性和中性溶液中的耐腐蚀性。采用石墨型顺序凝固能明显提高合金的冲击韧性。     

过冷对石墨生长形态的影响

采用熔炼方法，研究了Ni-石墨合金在不同冷却条件下石墨的生长形貌。结果表明：随着过冷度增大，石墨逐渐由片状形态向球状形态转变。提出石墨在生长过程中由结晶潜热引起棱面与基面的温差是影响其生长形态的重要因素。建立了石墨表面温度变化速率与过冷度及界面能之间的数学关系。计算结果表明，在没有杂质元素的影响下，过冷度越大，越利于石墨(0001)基面的生长，随着S，O等元素的增加，石墨棱面的界面能逐渐降低，有利于片状石墨的生长。球化剂Ce，Mg等元素与S，O反应后，重新使石墨棱面的界面能提高，有利于球状石墨的成长。     

稀土对高Ni-Cr铸铁石墨的变质作用

采用金相和电镜等手段对稀土在高Ｎｉ－Ｃｒ铸铁中的行为进行了研究。结果表明：稀土可以改善高Ｎｉ－Ｃｒ铸铁石墨的形态及分布，使之由长条状向短厚状过渡。并且随着稀土加入量增多，石墨数量增加。     

球墨铸铁离异共晶凝固组织生长模拟

采用所开发的微观元胞自动机模型,耦合热力学模型计算获得的凝固路径,将浓度分布、温降与晶体生长相结合,模拟了亚共晶球墨铸铁(Fe-4wt.%C合金)离异共晶组织生长过程。结果表明,奥氏体与石墨生长相互促进,奥氏体晶粒快速包裹石墨,生长形态由枝晶状转为团簇状,石墨晶粒最终孤立分布于奥氏体基体中。等温下仅依靠溶质扩散的奥氏体与石墨生长速度略低于温降和溶质扩散共同作用下数值。二者生长速度随熔体初始过冷度增大均增快;随冷却速率增加均呈线性增长,增幅大致相同。本计算参数范围内,冷却速率对石墨生长速度的影响强度大于熔体初始过冷度。所预测的石墨平均半径与文献实验值相符。研究结果可为控制球墨铸铁凝固组织形貌及性能提供依据。     

球墨铸铁离异共晶凝固组织生长模拟

摘要：采用所开发的微观元胞自动机模型,耦合热力学模型计算获得的凝固路径,将浓度分布、温降与晶体生长相结合,模拟了亚共晶球墨铸铁(Fe-4wt%C合金)离异共晶组织生长过程。结果表明,奥氏体与石墨生长相互促进,奥氏体晶粒快速包裹石墨,生长形态由枝晶状转为团簇状,石墨晶粒最终孤立分布于奥氏体基体中。等温下仅依靠溶质扩散的奥氏体与石墨生长速度略低于温降和溶质扩散共同作用下数值。二者生长速度随熔体初始过冷度增大均增快;随冷却速率增加均呈线性增长,增幅大致相同。本计算参数范围内,冷却速率对石墨生长速度的影响强度大于熔体初始过冷度。所预测的石墨平均半径与文献实验值相符。研究结果可为控制球墨铸铁凝固组织形貌及性能提供依据。     

稀土对Ni-Cr-Cu合金铸铁组织及耐碱腐蚀性能的影响

设计了不同含量的稀土镍-铬-铜合金铸铁,采用光学显微镜观察组织,用失重法测定合金铸铁在动态、高温、高浓度碱液中的腐蚀速率。结果表明,添加稀土可以改善合金铸铁中石墨的形态及分布,使之由长条形逐渐球化;并且随着稀土含量的增加,石墨数量增加,合金铸铁的耐蚀性增强。但稀土过量会使得合金铸铁的耐蚀性减弱。     

我国用冲天炉铁水稳定生产稀土蠕墨铸铁简况

前言蠕虫状石墨虽然早在1948年就被发现,但蠕虫状石墨铸铁作为一种新型铸铁材料为世界各国铸造工作者所接受则是最近十几年的事。蠕虫状石墨形态处于球状石墨与片状     

石墨向稀土金属处理的铁水中的生长

为了阐明铸铁中球状和紧密蠕虫状石墨的形成机理,对衰退效应比镁小的稀土金属处理的铁水进行了两项试验:(1)用固着液滴技术测定了稀土金属处理的铁水和石墨晶体特定面之间的界面能;(2)将具有球状或片状石墨的Ni—C合金棒插入铁水中,然后观察从合金棒中生长出来的石墨向铁水中生长的形态。由实验得出如下结论:铁水和石墨基面间的界面能几乎与残余铈量无关,而铁水和石墨棱面之间的界面能则和用镁处理时情况相同,随着铈量的增加而增加。低铈量时,单晶的界面自由能比值低于多晶体,因而单晶(片状石墨)变得比较稳定。高铈量时,多晶体的这个比值低于单晶的,因而多晶体(球状石墨)变得较稳定。中铈量时,两种石墨的界面自由能比值几乎相等,形成紧密蠕虫状石墨。因此,无论石墨基质是球状的还是片状的,长入铁水中的石墨形态与铁水和特定面间的界面能有关。