鑄鐵件的晶體組織主要是在凝固過程中形成的,稱為一次結(jié)晶,一次結(jié)晶主要是從物理化學(xué)觀點(diǎn)出發(fā),研究液態(tài)金屬的生核、長(zhǎng)大、結(jié)晶組織的形成規(guī)律。
一次結(jié)晶對(duì)鑄件的性能有很大的影響,一次結(jié)晶時(shí),液態(tài)金屬的補(bǔ)縮和裂紋的產(chǎn)生與晶體的長(zhǎng)大方式有關(guān),根據(jù)結(jié)晶條件不同,鑄件可能是柱狀晶組織、粒狀晶組織或兩種晶體不同組合的組織。
(1)柱狀晶,就其形成條件而言,有利于液體的補(bǔ)縮,縮少微觀縮松,但晶界上富集雜質(zhì)和缺陷,故橫向性能差,但是,如減少金屬中雜志,晶間聯(lián)系,則柱狀晶在縱向和橫向性能上均可超過粒狀晶:又如,使柱狀晶平行于鑄件的拉應(yīng)力方向,可使高溫持續(xù)時(shí)間大幅度增加,并提高耐熱疲勞性能,對(duì)于磁性鋼,如使柱狀晶方向與磁場(chǎng)方向重合,則可顯著提高其電磁性能。
(2)粒狀晶,粒狀晶的晶界長(zhǎng),雜質(zhì)和缺陷較分散,各項(xiàng)性能差異小,并且細(xì)粒狀晶的性能較好,故一般希望鑄件為犀利狀晶組織。
鋼和鑄鐵的結(jié)晶時(shí)不同的,其區(qū)別在于:鋼(和銅以及大部分鋁合金、鎂合金)屬于固溶體型合金,在結(jié)晶過程中,只形成一個(gè)或主要形成一個(gè)固溶體相,鑄鐵件屬于共晶型合金,結(jié)晶時(shí)都經(jīng)過一個(gè)共晶轉(zhuǎn)變階段,從液體中直接析出兩個(gè)相,或同為固液體,或另一相為非金屬相-石墨、碳化物和硅,共晶轉(zhuǎn)變時(shí),總在固-液相界面析出“ 相”構(gòu)成共晶團(tuán)的骨架,決定共晶團(tuán)的形狀和大小, 相則充填預(yù)骨架之間,構(gòu)成共晶團(tuán)的基體, 相往往是高熔點(diǎn)相,共晶點(diǎn)都偏向低熔點(diǎn)組元一邊,當(dāng)高熔點(diǎn)相析出受阻時(shí),另一相也可能 析出,非金屬相脆,弱,其形狀,分布和大小對(duì)這些合金的性能起著決定性的作用。
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