共晶铸铁

动态结晶过程

一种新的两区域结晶,这种两区域模型与三区域模型结晶模型的区别在于:在铸件的一次结晶过程中，铸件断面上不同时出现固相、固液相、液相三区共存的区域状态。这种模型的提出是对一次结晶模型的补充和完善，它有利于揭示一次结晶的微观机理，得到铸铁组织与力学性能的关系，从而为计算机仿真铸造合金的性能打下了良好的基础。

内容简介

共晶度是一项工业指标，在共晶度为0．907～0．975范围内，铸件的抗拉强度和硬度随着共晶度的增大而减少;建立了抗拉强度－共晶度和硬度－共晶度的回归方程;加强炉前处理，控制共晶度，可以用一台冲天炉随时生产高低两种牌号的铸铁。

介绍

研究结果表明，当碳当量CE=3．92%～4．17%、铸件壁厚25mm不变时，在共晶度为0．907～0．975范围内，铸件的抗拉强度和硬度随着共晶度的增大而减少;建立了抗拉强度－共晶度和硬度－共晶度的回归方程;加强炉前处理，控制共晶度，可以用一台冲天炉随时生产高低两种牌号的铸铁。

1：何为工业铸铁？

--工业上所用的铸铁，实际上都不是简单的铁—碳二元合金，而是以铁碳硅为主要元素的多元合金。

2：简述铸铁中硅的作用。

①共晶点和共析点含碳量随硅量的增加而减少；②硅的加入使相图上出现了共晶和共析转变的三相共存区；③共晶和共析温度范围改变了硅对稳定系和介稳定系的共晶温度的影响是不同的；④硅量的增加还缩小了相图上的奥氏体区。

3：简述灰铸铁中石墨对其性能的影响。

石墨的作用有二重性，有使力学性能降低的一面，但又能赋予铸铁具有若干优良性能的一面。①对强度性能影响：由于石墨几乎没有强度又因为片端好象是存在于铸铁中的裂口，所以一方面由于它在铸铁中占有一定量的体积是金属基体承受负荷的有效截面积减少；另一方面在承受负荷时造成应力集中现象；②对硬度的影响：同一强度时硬度有一个范围，这时因为强度性能受石墨影响较大而硬度基本上只反映基体情况；③对缺口敏感性的影响：灰铸铁中由于有大量的石墨片存在，等于在内部存在大量的裂口，因而就减少了对外来缺口的对力学性能影响的敏感性；④对减震性的影响：灰铸铁内由于存在大量的片状石墨它割裂了基体因而阻止了震动的传播，并能把它转化为热能发散，因而具有很好的减震性；⑤对减摩性的影响：石墨被磨掉的地方形成大量的显微口袋，可以存储润滑油，以保证使用过程中油膜的连续性。

4：简述灰铸铁的性能特点。

强度性能较差；同一强度时，硬度有一个范围；较低的缺口敏感性；良好的减震性；良好的减摩性。

5：简述球状石墨形成的必要条件。

球状石墨形成的两个必要条件是：铁液凝固时必须有较大的过冷度和较大的铁液与石墨间的界面张力。

6：举例常见的特种性能铸铁；并讨论其性能特点及应用领域。

常见的特种性能铸铁包括：减摩铸铁，冷硬铸铁，抗磨铸铁，耐热铸铁，耐腐蚀铸铁；减摩铸铁：摩擦系数小，磨损少及抗咬合性能好，常用于制造各种滑动轴承、发动机缸套与活塞环、机床导轨与滑板滑快等；冷硬铸铁：具有外硬内韧的特点，其外表具有高的耐磨性，同时又能承受较高的工作应力而不断裂，常用于轧辊，凸轮轴和犁铧的制造；抗磨铸铁：在服役过程中的磨损量小，而耐磨性高，常用于掘土机铲齿、梨耙、球磨机磨球与衬板的制造；耐热铸铁：在高温条件下具有一定的抗氧化和抗生长性能并能承受一定载荷，常用于制造加热炉炉底板、炉条、滚子框架等零件；耐腐蚀铸铁：有效的减缓金属腐蚀，甚至于防止金属发生腐蚀，应用于石油化工化肥等工业部门中，要求较好的抵抗腐蚀破坏能力的零件和设备的制造。

7：简述影响铸铁流动性的主要因素。

流动性是指铁液充填铸型的能力，流动性的高低受多种因素的影响，最主要的是化学成分及浇注温度。对于普通灰铸铁，铁—碳合金中，它的流动性是最好的，碳和硅主要影响共晶度，S〈1时，增加碳硅能流动性提高，S〉1时，流动性差。锰和硫对共晶度影响不大，主要影响夹杂物形式，磷能很有效的提高铸铁的流动性，铜能稍许提高铸铁的流动性，铬则相反，降低流动性。影响流动性的另一个因素是浇注温度，当其他条件不变时，提高浇注温度可有效的增加铸铁的流动性。

8：简述球墨铸铁的凝固特点。

球墨铸铁有较宽的共晶凝固温度范围；球墨铸铁的糊状凝固特性；球墨铸铁有较大的共晶膨胀。

9：简述冲天炉熔炼过程中影响铁液温度的因素。

焦炭：焦炭成分，焦碳强度与块度，反应能力；送风：风量的影响，风速的影响，风温的影响，风中氧气浓度的影响；金属炉料；熔炼操作参数：底焦高度，焦炭消耗量，批料量；冲天炉结构参数：炉型的影响，风口布置的影响。

10：简述近年来铸钢技术的发展。

1铸钢材料的性能不断提高，品种日益齐全，2采用炼钢新技术，提高钢液质量。过去传统上浇注铸件用的钢液，一般是用电弧炉冶炼。钢液的质量虽能满足生产一般铸钢件的要求，但钢液中仍存在有气体和非金属夹杂物，影响钢的性能。近年来发展的炉外精练技术，与电弧炉炼钢先配合，大大提高了钢液的纯净对度，使钢的力学性能，特别是韧性大大提高，为高强度铸钢和超高强铸钢的生产创造了条件。3控制钢的结晶。

定义

提出一种新的两区域结晶,这种两区域模型与三区域模型结晶模型的区别在于:在铸件的一次结晶过程中,铸件断面上不同时出现固相、固液相、液相三区共存的区域状态。这种模型的提出是对一次结晶模型的补充和完善,它有利于揭示一次结晶的微观机理,得到铸铁组织与力学性能的关系,从而为计算机仿真铸造合金的性能打下了良好的基础。

概述

为了用计算机设计铸造合金的性能,只有通过实践认识该合金的动态结晶过程,并以此为基础抽象出符合实际的物理模型[1]。在长期实践活动中,人们认识到亚共晶铸铁一次结晶过程为逐层凝固的方式[2,3],即结晶开始后的某时间段,铸件横截面上由表面到中心依次出现固相、液固两相、液相。铸件横截面上只包含固相的区域,称为固相区(S);只包含液相的,称为液相区(L);液固两相共存的称为液固两相区(L/S)。逐层凝固的特点可归纳为,结晶开始后三区共存,称为三区域模型,通常与材料化学成分有关。

研究添加和不添加第3种合金元素Ni,Cu,Mo,V对高铬铸件的热处理行为的影响。研究含16%Cr和26%Cr的亚共晶铸铁硬度与残留奥氏体积(Vr)间的关系。结果表明，在硬化状态，硬度明显与Vr有关。Ni和Cu降低硬度但Mo增加硬度。添加V使含15%Cr的铸铁硬度提高，但使含26%Cr的铸铁硬度降低。含16%Cr铸铁的Vr随Ni,Cu和Mo的添加而增加，但随添加V而减少。含26%Cr铸铁的Vr随Ni和Mo的添加而增加，但随Cu和V的添加而减少。当Vr少于20%时回火硬度最大(Htmax)，且Htmax随Mo的含量增加而增加。Ni和Cu对Htmax没有明显的影响。含Mo的两个系列的铸铁都有最高的Htmax值。

亚共晶铸铁

针对小于临界壁厚铸件的凝固过程建立了1种新的两区域结晶模型;这种两区域模型与三区域模型结晶模型的区别在于:在铸件的一次结晶过程中,铸件断面上不同时出现固相、固-液相、液相三区域共存的状态.这种模型的提出是对1次结晶模型的补充和完善;它有利于揭示一次结晶的微观机理,得到铸铁的组织与机械性能的关系,从而为计算机仿真铸造合金的性能打下了良好的基础。

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