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1.6 球墨铸铁的冷却曲线
图1-29显示稍过共晶成分球墨铸铁冷却曲线。在曲线上可以看到几个显示相变的停点。温度最高的停点Tg显示初生石墨在高温铁水中析出。由于此时析出的石墨量较少,产生的潜热尚不足产生明显拐点,只能使冷却曲线斜率出现轻微变化。Tγ为初生奥氏体析出的停点。此停点显示初生石墨球周围的贫碳区在球化元素产生的过冷环境下,即使液相是过共晶成分,也会有少量初生奥氏体开始析出,并引领共晶反应。如果球墨铸铁为亚共晶成分,Tγ就是初生奥氏体析出的温度。具有近共晶成分时,Tg和Tγ有时难以区分。
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图1-29 稍过共晶成分球墨铸铁冷却曲线
在Tγ-Th温度范围内发生奥氏体对初生石墨球的包覆。据测定,ω(Si)=2%~3%的近共晶镁球墨铸铁的Tγ-Th温度范围在1182~1166℃之间。
当铁水温度降低到Th以下,由于存在球化元素,铁水继续过冷到Teu,Teu是球墨铸铁共晶转变的开始点,奥氏体-石墨共晶组织开始大量出现。Teu温度主要取决于冶金因素,特别是孕育处理质量。良好的孕育处理改善石墨形核条件,增加晶核数目,Teu温度相应提高。铁水冷却速度也是影响Teu的重要因素。较低的冷速有利于提高Teu温度。
在共晶转变的温度范围内,球状石墨大量出现,随着石墨的析出反应,大量结晶潜热释放出来,使铁水温度回升。形成了保持较长时间的Teu-Tem-Tef线段。Tem表示温度回升达到的最高值,达到Tem以后,铁水温度开始缓慢下降。冷却曲线的尾部出现曲率半径较大的弧线。当液相温度达到Tef时,共晶转变结束。
球墨铸铁冷却曲线与含有片状石墨的灰铸铁冷却曲线有明显差别。特别是共晶反应导致的铁水温度回升值和曲线尾部的曲率半径与灰铸铁有明显不同。这些差异在生产上可以作为判断石墨球化程度的依据。