CONDITIONS OF STRUCTURAL TRANSFORMATION OF GRAPHITE IN Fe-C-Si ALLOY UNDER UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION

研究了Fe-C-Si合金中Ce量及凝固速度对石墨晶体形态转变的影响,首次提出了在球团状石墨与过冷石墨的转变或者蠕虫状石墨与片状石墨的转变过程中,以变质元素的含量变化为主要影响因素,并且以Ce_(D←→D)=0.0296lgR+0.162(％)及Ce(V←→A)=-0.0353lgR+0.147(％)为各自的临界加入量值.在球团状石墨与蠕虫状石墨的转变过程中,凝固速度的变化占主导地位,且以Rs=55×10~(-2.5Ce)(μm/S)和Rv=32.4×10~(-2.3Ce)(μm/S)为获得完全球团状或蠕虫状石墨的临界值。 蠕虫状石墨能与片状石墨间相互连续生长过渡,认为蠕虫状石墨为一定变质元素含量及凝固速度条件下石墨晶体特有的组织形态,无须球化衰退或石墨球破碎为其生长前提。     

制造高功率柴油机缸盖的蠕虫状石墨铸铁

西德Buderus冶金厂等单位从事汽缸盖铸铁的研究。自1970年以来制造汽缸盖的蠕虫状石墨铸铁材料得到发展,目前已用于成批生产。蠕虫状石墨铸铁(以下简称蠕铁)弥补了片状石墨铸铁和球铁的缺陷,在标准灰铸铁中,石墨以蠕虫状出现。制造蠕铁可以在熔炼时加Mn,Ti处理,或加稀土合金处理。在某些情况下,可使用Ce改变凝固过程,使它的缩孔小于球铁。     

铸铁石墨形态的转变及生长动力学

蠕虫状石墨兼有球状石墨和片状石墨的某些特征;各类石墨形态在一定条件下能够互相转变。这些事实预示着三类石墨形态在生长机制上具有一些共同的规律。本研究采用液态金属冷却(LMC)定向凝固技术,设想从凝固速度、变质、衰退三个方面探讨各类石墨形态的转变。LMC技术具有控制稳定,重复性好,可获得石墨形态连续转变的各类组织,得到定量数据等优点。通过使用该技术,期望获得其它实验方法所难以得到的实验证据,进而探讨石墨晶体的生长机制。本试验原始试样由工业纯铁、光谱纯石墨和     

TRANSITION OF GRAPHITE MORPHOLOGY IN CAST IRON AND ITS GROWTH KINETICS

<正> 蠕虫状石墨兼有球状石墨和片状石墨的某些特征;各类石墨形态在一定条件下能够互相转变。这些事实预示着三类石墨形态在生长机制上具有一些共同的规律。本研究采用液态金属冷却(LMC)定向凝固技术,设想从凝固速度、变质、衰退三个方面探讨各类石墨形态的转变。LMC技术具有控制稳定,重复性好,可获得石墨形态连续转变的各类组织,得到定量数据等优点。通过使用该技术,期望获得其它实验方法所难以得到的实验证据,进而探讨石墨晶体的生长机制。 本试验原始试样由工业纯铁、光谱纯石墨和     

中间形态(蠕虫状)石墨铸铁结晶特性的一些探讨

本文首先根据石墨的大小、形状和致密度对这种中间形态石墨进行了分类。根据石墨的长度和厚度将蠕虫状石墨分为三类。然后,研究了获得蠕虫状石墨的方法,即采用球化剂(Mg)和反球化元素(Al、Ti)同时对铁水进行变质处理从而获得蠕虫状石墨。通过实验,用复合因子(K_2)来表示变质和反变质元素含量之间的关系。当K_2值由大变小时,石墨由片状向球状过渡,K_2在10和25之间时将能获得蠕虫状石墨。蠕虫状石墨铸铁(类型Ⅲ)的机械性能为:σ_s=36±2.5公斤/毫米~2;δ=2±0.8%;HB=200±20。最后,讨论了蠕虫状石墨形成的机理,作者认为蠕虫状石墨主要是由石墨群(晶芽)裂变形成的。     

铸铁石墨的变态规律

把铸铁中几种典型的石墨萃取出来，从石墨中切取透射电镜可以研究的薄膜。用扫描电镜和透射电镜研究了铸铁中几种典型石墨的微观形貌和微观结构。研究得出，铸铁中石墨变态的基本规律是：随着石墨晶体沿[0001]方向生长速度的增加，石墨由片状石墨→蠕虫状石墨→球状石墨→开花状石墨→过球化石墨。大断面铸件中心的变态石墨是过球化石墨．而不是球状石墨向蠕虫状石墨或片状石墨方向衰退的产物。     

稀土元素Ce对石墨球化作用的研究

通过凝固过程中的热分析试验,研究了稀土元素Ce对Ni-C二元过共晶合金凝固过程中过冷度及石墨生长形态的影响.结果表明,加入稀土元素Ce,初生相石墨结晶时的过冷度显著增大,凝固组织中的石墨形态由片状生长转变为球状生长;但加入Ce后,若提供一个小的过冷条件,石墨将以片状形态生长,表明凝固时的过冷是促进石墨球状生长的主要因素;稀土元素Ce并非是石墨球化的充分条件.     

Fe-C-Si合金凝固过程中石墨的球化机理研究

采用热分析试验方法研究了Fe-C-Si合金凝固过程中过冷度的变化对石墨生长形态的影响,探讨了石墨结晶时的再辉温差与石墨生长形态间的相互关系,通过座滴法研究了液固界面能对石墨生长形态的影响.结果表明,稀土元素Ce促使石墨球化的凝固特征是显著降低了形核温度,但在添加Ce的情况下,只要提供一个小的过冷条件,石墨形态将由球状转变为片状,这种转化完全依赖于结晶时过冷度的大小,这表明过冷度的大小是影响石墨生长方式和最终形态的关键因素之一.凝固曲线表明石墨以片状形态生长时的再辉温差大,以球状生长时较小,这反映了石墨以片状生长时的速度高于球状生长时的速度.同时液态合金在石墨(0001)基面上的液固界面能高,石墨趋于球状形态生长;在(1010)棱面上的液固界面能低,石墨趋于片状形态生长.     

静置时间对蠕墨铸铁凝固参数与石墨衰退的影响

研究了铁液静置时间(0～12 min)对蠕墨铸铁凝固曲线特征温度和蠕墨衰退的影响。结果表明:随着静置时间的延长,凝固曲线上初晶温度Tal和共晶最低点温度Teu逐渐升高,而共晶最高温度Ter变化不明显。静置0～2 min时,凝固出现明显的再辉现象,但静置6～12 min时,再辉现象不明显。随着静置时间的延长,铁液中的残留镁当量与硫元素之比MgE/S值将降低,石墨逐渐由蠕虫状转变为蠕虫状+片状石墨。当该比值在1.4～1.6的范围时,蠕化率能够达到80%以上,蠕墨衰退程度较小,当MgE/S值低于1.12时,蠕墨衰退显著。蠕墨衰退需要的成分条件一是石墨微区铁液中氧原子的富集,二是氧富集区域蠕化元素含量较少。     

铸铁中蠕虫状石墨的结晶和构造

蠕虫状石墨铸铁的机械性能很接近球铁的性能,而导热性几乎与片状石墨铸铁一样。为了研究蠕虫状石墨的结晶条件,对以稀土孕育的铸铁试样在离子腐蚀前后,采用逐层磨削的方法,进行了研究(见表)。     

一次结晶的蠕虫石墨结构和生长方式的探讨

我们要讨论的是球化剂不足或球化衰退时(国外有人说这二者有区别)形成的蠕虫石墨,过去称之为厚片状石墨或紧密石墨(图4—1)。珊瑚形石墨则是尚未发展到蠕虫石墨的一种过渡形态(图4—2)。还有一种状如大毛虫的石墨(图4—3),有人也称之为蠕虫石墨,这种石墨未长丰满时就是松枝形石墨     

铸铁熔体中石墨生长方式的转变与变质机理的探讨

采用液淬技术,对铸铁熔体中石墨生长方式的转变进行了研究,提出了螺旋台阶增殖的概念并给出了两个基本模型。指出:螺旋台阶的增殖是石墨晶体生长方式转变的实质,变质元素Ce能促使石墨由片状转变为球状,初步揭示了石墨的各种结晶形貌形成的原因。     

复合稀土球化剂对球铁石墨形态和球数的影响

研究了两种球化剂及其加入量对球墨铸铁石墨形态和球数的影响,分析了复合稀土的作用机理。结果表明:含有稀土元素的球化剂加入量为1.5%时,铸态组织中形成了大量的蠕虫状石墨;加入量为1.8%时球化良好,同时球状石墨数量达到极值,圆整度高;继续增加球化剂加入量对于提高石墨球数没有明显作用,当加入量达到2.2%时局部区域出现了变态石墨。与单独加入镁球化剂相比,含RE等元素的球化剂使石墨球数增加,圆整度提高,石墨球平均直径减小。EDX分析表明石墨球中心富集了S、Y、Mg、Ca、Ce等元素,并可作为石墨形核的有效基底。     

MICRODISTRIBUTION OF NODULIZER IN VARIOUS PHASES OF CAST IRON

应用有机电解液低温电解及放射性测量方法,测定了普通铸铁及高纯Fe-C-Si合金中的合金化Ce量及石墨中的Ce量,石墨中的Ce量大都略高于或相近于基体中的Ce量,在Ce含量相同的情况下,铸铁中的合金化Ce量比钢中多。 涂层法自射线照相结果表明:Ce在片状石墨中呈均匀分布,而在球状石墨中的分布却是多样的。开花状石墨中的Ce多于片状石墨及球状石墨中的Ce.球状石墨周围的铁素体及珠光体是贫Ce.远离球状石墨的珠光体及莱氏体是富Ce.初生奥氏体枝晶转变形成的珠光体和蜂窝状莱氏体都含有较少的Ce,而板状渗碳体型莱氏体含Ce较多.Ce明显富集于共晶时最后凝固的区域。球状石墨的形成主要取决于原铁水中的反球化剂(硫)含量,它的影响比球化剂的残留量或合金化量的作用更大。     

球化剂在铸铁各相中含量的测定及其显微分布

应用有机电解液低温电解及放射性测量方法,测定了普通铸铁及高纯Fe-C-Si合金中的合金化Ce量及石墨中的Ce量,石墨中的Ce量大都略高于或相近于基体中的Ce量,在Ce含量相同的情况下,铸铁中的合金化Ce量比钢中多。涂层法自射线照相结果表明:Ce在片状石墨中呈均匀分布,而在球状石墨中的分布却是多样的。开花状石墨中的Ce多于片状石墨及球状石墨中的Ce.球状石墨周围的铁素体及珠光体是贫Ce.远离球状石墨的珠光体及莱氏体是富Ce.初生奥氏体枝晶转变形成的珠光体和蜂窝状莱氏体都含有较少的Ce,而板状渗碳体型莱氏体含Ce较多.Ce明显富集于共晶时最后凝固的区域。球状石墨的形成主要取决于原铁水中的反球化剂(硫)含量,它的影响比球化剂的残留量或合金化量的作用更大。     

Ce,S在高纯Fe-C-Si合金中的分布及其对石墨形态的影响

本文采用电解分离-放射性测量法及显微自射线照相法研究了Ce及S在高纯Fe-C-Si合金各相中的分布和其对石墨形态的影响。实验结果表明:Ce除了与S,O形成夹杂外,首先在石墨中富集;随着合金中Ce含量的增加,石墨中Ce量趋于饱和,大量的Ce以合金化形式存在于铸铁之中;S也在石墨中富集,如合金中S含量继续增加,则以FeS形式存在于共晶团边界;合金中固溶S量极微;石墨形态与Ce在石墨中的吸附和镶嵌程度有关,呈饱和镶嵌吸附时,石墨程球状;呈半饱和态时,石墨为蠕虫状。     

Ce含量对8021铝合金凝固组织的影响

利用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、硬度测试等检测技术研究不同Ce含量对8021铝合金微观组织及力学性能的影响.研究结果表明:随着Ce含量的逐渐增加,富铁相逐渐由粗大的针状、片状转变为点状、短棒状,但当w(Ce)＞0.2％时,出现过变质现象.当w(Ce)=0.2％,熔体720℃保温时间30 min时变质效...     

INTERACTION OF Ce AGAINST Cu,P OR Ti IN Fe-BASE SOLUTION

The equilibrium product in Fe-Cu-Ce,Fe-P-Ce or Fe-Ti-Ce solution have ben Mentifiedto be Ce_2O_2S,but not the intermetallic compounds of Ce against Cu,P or Ti.The equilibriumeonstant of Ce_2O_2S=2[Ce]+2[O]+[S] and the interaction coefficients between solutes inFe-base solution have been determined as follows:K_(Ce_2O_2S)=2.57×10~(-5)e_(Ce)~(Cu)=-0.49;e_(Ce)~P=1.77;e_(Ce)~(Ti)=-3.62e_(Cu)~(Ce)=-0.22;e_P~(Ce)=0.39;e_(Ti)~(Ce)=-1.23ε_(Ce)~(Cu)=-128.0;ε_(Ce)~P=-224.1;ε_(Ce)~(Ti)=-710.0Ce decreases the activities of Cu and Ti in Fe-base solution and increases their solubifities,aswell as increases the activity of P and decreases its solubility.     

中间形石墨铸铁的生产

中间形石墨铸铁的存在(在灰铁和球铁中发现的)早已为人们所知,珊瑚状石墨铸铁便是这样一种材料。以前的研究工作指出,生产这类铸铁,要求铁水中的含硫量极低(低于0.002%),这在本文中也得以证实。研究工作还证明,需要有较快的冷却速度,例如采用石墨型。但是如用锆处理铁水,就无须采用石墨型,珊瑚状石墨组织可采用砂型铸造获得。虽然这类铸铁的延伸率比较低,但它的抗拉强度却接近于球铁。企图通过添加珠光体稳定剂来提高铸件的抗拉强度是行不通的,因为珠光体稳定剂会促使形成片状石墨。本文研究了用低硫铁水生产伪片状石墨铸铁(译注:又称蠕虫状石墨铸铁)的其它改良形式的问题,添加0.013%的铈,可促使形成100%的伪片状石墨组织,由于添加的铈量少,它的回收率就高。伪片状石墨铸铁的机械性能近似于珊瑚状石墨铸铁,这两种材料的优缺点在本文中均有论述。     

基于定量取样杯的凝固曲线与石墨形态的判据研究

采用定量取样杯研究热分析曲线特征值、热分析曲线整体形状与石墨形态之间的关系。结果表明:特征值TEU(共晶最低温度)、TER(共晶最高温度)与石墨形态之间存在一定的关系;TEU≥1 140℃,TER≥1 153℃时,石墨为片状;当1 130℃≤TEU≤1 140℃,1 150℃≤TER≤1 153℃时,石墨为蠕虫状加球状,蠕虫状居多;当1 130℃≤TEU≤1140℃,1 143℃≤TER≤1 150℃时,石墨为蠕虫状加球状,球状居多。拟通过热分析曲线相似程度参数Ω对凝固试样蠕化率进行定量评估。当Ω≤10时,其石墨形态近似。