球墨鑄鐵的微觀凝固過程

　　從20世紀(jì)80年代開始，很多學(xué)者對球墨鑄鐵的微觀凝固過程提出新的認(rèn)識，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。過共晶球墨鑄鐵則先析出初生石墨球。②共晶結(jié)晶時，發(fā)生離異共晶。共晶奧氏體與石墨球分別獨立形核。③初生枝晶和暈圈枝晶交替生長，促成石墨球周圍奧氏體殼形成。奧氏體以石墨生長面(0001)為襯底形核、生長，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、枝晶下沉及熔體對流等原因，石墨球與奧氏體發(fā)生碰撞，形成共晶晶粒?；谶@些新的認(rèn)識，可以將球墨鑄鐵的微觀凝固過程近似表述為，當(dāng)溫度下降到液相線溫度以下某一溫度時，亞共晶球墨鑄鐵有初生奧氏體枝晶、共晶和過共晶球墨鑄鐵有初生石墨球在液相中析出。共晶結(jié)晶時，共晶奧氏體與石墨球分別獨立形核。
　　石墨球在液體中自由長大到   尺寸后，在石墨球外圍形成奧氏體暈圈。同時奧氏體按枝晶狀方式生長，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。碳原子通過奧氏體殼向石墨球擴(kuò)散，石墨球顯著長大。隨著溫度降低，石墨-奧氏體共晶晶粒不斷長大，游離奧氏體也會自由生長。當(dāng)所有液相變成固相后，凝固結(jié)束。對球墨鑄鐵凝固過程的認(rèn)識建立在球墨鑄鐵屬于離異共晶以及熔液內(nèi)存在運動兩個事實的基礎(chǔ)上，強調(diào)奧氏體枝晶的單獨存在和它在凝固過程中的作用。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制。研究表明，奧氏體枝晶對縮松缺陷的類型及形成機制具有顯著影響?？梢姡s松形成于上述形成過程的階段，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熱節(jié)中心(厚壁處)鐵液抽吸流動的結(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，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。