一、铸铁凝固过程中的生核
铸铁是一种碳含量比较高的Fe-C合金,除碳以外,还含有多种其他合金元素。一般低合金铸铁中的碳,可以以石墨或Fe3C的形态析出。
高温的铁液中,石墨的自由能比Fe3C低得多,较易于直接自铁液中析出。当然,铸铁中的碳也可自固态的奥氏体中脱溶析出。从热力学方面的分析看来,‘Fe-石墨’系二元相图是稳定的平衡状态,树脂砂铸件常见缺陷问题,所以称之为Fe-C合金的稳定系。相对而言,Fe-Fe3C二元相图就是Fe-C合金的介稳定系。
均匀的液相中结晶析出固相(均质生核),晶核的形成需要很大的表面能。对纯金属而言,在金属液中均质生核,一般都需要将其过冷到其熔点100℃以下。以这种生核方式结晶、凝固,在实验室中也许能够做到,在生产条件下,不可能实现这种结晶、凝固的机制。
实际上,哪里的树脂砂树脂砂铸件好,各种铸造合金的结晶、凝固过程,都起始于异质晶核。一般说来,如果晶核的晶格与凝固体晶格的适配性好,合金液在很小的过冷度下就可以开始结晶、凝固。
灰铸铁和球墨铸铁凝固过程中的几个要点问题
1、灰铸铁、球墨铸铁中硅的作用
单纯的Fe-C合金,图1中涉及的一些临界点的温度、碳含量。
在平衡条件下,稳定系的共晶温度TEG(1153℃),只比介稳定系的共晶温度TEC(1147℃)高6℃。铸铁的凝固过程中,林芝地区铸件,冷却速率略高一点、过冷度略大一点,就会按介稳定系转变。实际生产条件下,铸铁凝固时冷却速率都比较高、过冷度较大,如果是单纯的Fe-C合金,很容易出现白口。对于生产灰铸铁和球墨铸铁铸件而言,凝固过程中碳不能以Fe3C的形态析出,必须使其按稳定系转变,因而,加入合金元素,扩大TEG和TEC之间的温度差,是至关重要的。
分型面位置(设在铸件中部与设在铸件顶面)的选择极为重要地影响着铸件合格率的高低、造型的难易程度等。笔者认为:砂型铸造生产中结构完全设置在下型的铸件,树脂砂铸件冷却条件,其铸件的造型、下芯、合型操作较为简便,铸件合格率较高。在铸造生产实践中,确实有很多类型的铸件的浇注位置本可以实现铸件结构全置于下箱,上型只须设置铸件的浇冒口等工艺结构;也有较多类型的铸件的浇注位置在辅以砂芯或中箱或曲面分型等工艺措施后,亦可以实现其铸件设置于下型(或主要部分置于下型)。然而,在现实生产中有很多的铸件,尤其是以下几类典型结构的铸件,很多铸造厂仍经常采用将铸件分割置于上、下型的做法,甚或是铸件全部设置于上型的工艺方案。生产实践表明,这种方法较容易导致气孔、浇不足、缩孔、缩松、错边等铸造缺陷。








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