球墨鑄鐵的微觀凝固過(guò)程

　　從20世紀(jì)80年代開始，很多學(xué)者對(duì)球墨鑄鐵的微觀凝固過(guò)程提出新的認(rèn)識(shí)，包括：①亞共晶球墨鑄鐵，先析出初生奧氏體。共晶球墨鑄鐵，在非平衡凝固條件下，先析出初生奧氏體。過(guò)共晶球墨鑄鐵則先析出初生石墨球。②共晶結(jié)晶時(shí)，發(fā)生離異共晶。共晶奧氏體與石墨球分別獨(dú)立形核。③初生枝晶和暈圈枝晶交替生長(zhǎng)，促成石墨球周圍奧氏體殼形成。奧氏體以石墨生長(zhǎng)面(0001)為襯底形核、生長(zhǎng)，在初生石墨球周圍形成環(huán)狀封閉奧氏體殼。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔體對(duì)流等原因，石墨球與奧氏體發(fā)生碰撞，形成共晶晶粒。基于這些新的認(rèn)識(shí)，可以將球墨鑄鐵的微觀凝固過(guò)程近似表述為，當(dāng)溫度下降到液相線溫度以下某一溫度時(shí)，亞共晶球墨鑄鐵有初生奧氏體枝晶、共晶和過(guò)共晶球墨鑄鐵有初生石墨球在液相中析出。共晶結(jié)晶時(shí)，共晶奧氏體與石墨球分別獨(dú)立形核。
　　石墨球在液體中自由長(zhǎng)大到   尺寸后，在石墨球外圍形成奧氏體暈圈。同時(shí)奧氏體按枝晶狀方式生長(zhǎng)，并逐漸在枝晶旁析出石墨球。石墨球與奧氏體枝晶的碰撞與接觸形成共晶晶粒，石墨球被奧氏體包圍。碳原子通過(guò)奧氏體殼向石墨球擴(kuò)散，石墨球顯著長(zhǎng)大。隨著溫度降低，石墨-奧氏體共晶晶粒不斷長(zhǎng)大，游離奧氏體也會(huì)自由生長(zhǎng)。當(dāng)所有液相變成固相后，凝固結(jié)束。對(duì)球墨鑄鐵凝固過(guò)程的認(rèn)識(shí)建立在球墨鑄鐵屬于離異共晶以及熔液內(nèi)存在運(yùn)動(dòng)兩個(gè)事實(shí)的基礎(chǔ)上，強(qiáng)調(diào)奧氏體枝晶的單獨(dú)存在和它在凝固過(guò)程中的作用。采用著色腐蝕技術(shù)，金相顯示了球墨鑄鐵縮松區(qū)中奧氏體枝晶的組織形貌，分析了球鐵縮松的形成機(jī)制。研究表明，奧氏體枝晶對(duì)縮松缺陷的類型及形成機(jī)制具有顯著影響。可見，縮松形成于上述形成過(guò)程的階段，枝晶形成骨架后，凝固較早的區(qū)域?qū)嶂行牡漠惖爻槲后w流動(dòng)是球鐵縮松形成的主要原因。并且，隨冷卻速度增大，枝晶析出量增大，而石墨析出量減小，共晶前期凝固收縮增大，縮松傾向也增大。指出宏觀縮松常常出現(xiàn)在枝晶晶簇間隙，產(chǎn)生于共晶凝固前期樹枝晶骨架形成后，是異地凝固收縮造成對(duì)熱節(jié)中心(厚壁處)鐵液抽吸流動(dòng)的結(jié)果；微觀縮松是于凝固末期，晶簇間隙中的凝固收縮得不到補(bǔ)償而產(chǎn)生的微小孔洞；枝晶數(shù)量增多，形態(tài)趨于發(fā)達(dá)，液態(tài)金屬異地抽吸作用增強(qiáng)，易于形成宏觀縮松；反之，枝晶數(shù)量減少，形態(tài)粗壯，傾向于形成顯微縮松。