铸造合金及熔炼 第1章
铸造合金及其熔炼复习重点
第一篇铸铁及其熔炼1、按石墨形态的不同，铸铁分为灰口铸铁；球墨铸铁；蠕墨铸铁。
2、在Fe-G-Si相图中，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）共晶转变和共析转变出现三相共存区；（3）改变共晶转变温度范围；提高共析转变温度；（4）减小奥氏体区域。
3、只考虑Si、P等元素对共晶点实际碳量影响的计算公式为CE=C+1/3（Si+P）；4、亚共晶铸铁凝固特点：凝固过程中，共晶体不是在初析树枝晶上以延续的方式在结晶前沿形核并长大，而是在初析奥氏体晶体附近的枝晶间、具有共晶成分的液体中单独由石墨形核开始；石墨作为领先相与共晶奥氏体共生生长；5、过共晶铸铁的凝固特点：凝固过程则由析出初析石墨开始，到达共晶温度时，共晶石墨在初析石墨上析出，共晶石墨与初析石墨相连。
\6、石墨的晶体结构是六方晶体。
7、如图所示，形成片状石墨的晶体生长是Ａ向占优，而球状石墨是Ｃ向生长占优，8、F、C型石墨属于过共晶成分铸铁中形成的石墨Ａ型Ｂ型Ｄ型Ｆ型9、球状石墨形成的两个必要条件：铁液凝固时必须有较大的过冷度；铁液与石墨间较大的表面张力。
10、球墨铸铁的球状石墨的长大包括两个过程：石墨球在熔体中直接析出并长大；形成奥氏体外壳，在奥氏体外壳包围下长大。
11、由于球状石墨的生长是在共晶成分下形成的石墨和奥氏体分离长大，因此其共晶过程又称之为离异共晶；12、灰铸铁的金相组织由金属基体和片状石墨组成，基体的主要形式有珠光体、铁素体、珠光体加铁素体。
|13、普通铸铁中除铁以外，五大基本元素包括碳、硅、锰、硫、磷，其中碳、硅是最基本的成分，磷、硫是杂质元素，因此加以限制。
14、在铁碳双重相图中，稳定系和亚稳定系的共晶反应温度差别形成了共晶温度间隔，对于Ni、Si、Cr、S这四种元素来说，促进合金液在冷却过程中按稳定系转变的元素有Ni、Si，按亚稳定系转变的元素有Cr、S。
15、Cr元素在铸铁中的作用:(1)反石墨化元素,珠光体稳定元素;(2)Cr是缩小γ区元素;(3) 在含量超过2%易形成白口组织,(4) Cr含量在10%~30%,形成高碳化合物以及在铸件表面形成氧化膜，从而用作耐磨、耐热零件。
铸造合金及其熔炼
答：蠕墨铸铁中硅量通常是用来调整机体组织的，随着硅含量的增加基体中珠光体量减少，而铁素体含量增加，而硅含量过低会产生白口。锰在常规含量范围内对石墨的蠕化无影响。锰在铸铁中其稳定珠光体的作用。
17铸铁中加入合金元素，进行合金化的目的。
答：1.细化石墨和共晶团2. 增加基体中珠光体的含量，并使珠光体的片间距细化；3.生成碳化物或含有合金元素的复合磷共晶等硬化相；4.提高渗碳体的热稳定性，防止珠光体在高温下发生分解，提高铸铁的耐热性。
29.分析冲天炉风口以上的炉气成分及含量分布。
30.说明对铸造用铁液铁液质量的基本要求。
答：1.出炉温度：满足下列要求
8.说明S\P含量对铸铁石墨化合机械性能的影响
答：S：阻碍石墨化，易形成P（珠），结晶前沿形成低熔点偏析层，使Fe、C结合力上升。
P:影响不大，C‘左移，Tc’下降
9.灰铸铁件进行低温退火和高温退火的目的是什么？
答：低温退火：消除内应力的热处理，亦称热时效。高温退火：改善加工性能的降低硬度（去除铸件内残留的少量自由碳化物）的热处理。
D.焦炭块度小，表面积增大，与铁水接触多，增碳；
E.铁液在炉缸中停留时间长，接触时间长，增碳；
F.送风强度小，熔化率下降，铁液在过热区停留时间长，增碳；
G.无前炉，铁水在炉缸内停留时间长，增碳；
H.炉渣，有利于增碳，提高碱度。
27.指出冲天炉熔化铁水时，影响增硫和脱硫的因素，并介绍一种炉外脱硫的方法。
18.试论述加速黑心可锻铸铁退火过程的途径和措施
答：在第二阶段石墨化过程中，可以采用从780°左右开始逐步缓缓冷却，通过共析区域的方法进行，一般以3~5℃ /h的速度通过共析转变温度区，奥氏体直接转化为铁素体加石墨。这一方法石墨化速度可较快些，但控制冷速是很重要的。
铸造合金及其熔炼
铸造合金及其熔炼1. 合金流动性及其影响因素？改善流动性措施？液态合金的流动能力，影响流动性的主要因素：――合金成分及结晶特点：层状凝固好、糊状凝固差，中间凝固介于二者之间。
结晶温度范围宽，流动性差。
纯金属/共晶合金/金属间化合物流动性好，随成分偏离这几点，流动性变差，但有例外。
——合金液的物理性质粘度越小流动性越好；表面张力越小流动性越好；结晶潜热越大，流动性越好。
――合金液纯净度（气体、夹杂物含量）气体、夹杂物越多，流动性越差，需精炼处理改善措施：正确选择合金成分：结晶温度范围小，如接近共晶成分合理的熔炼工艺：减少杂质含量一一原材料预处理、高温熔炼、净化/精炼处理变质/孕育细化组织：减小枝晶尺寸、提高临界固相量2. 铸件常见缺陷机理及预防措施：1、缩孔、缩松原因：糊状凝固特性、凝固温度范围宽、较大的共晶膨胀使型腔尺寸增大。
防止措施：一一加大铸型刚度。
发挥石墨化膨胀自补缩作用，无帽口铸造。
――增加石墨化膨胀体积。
提高CE，尤其C,强化孕育，防Fe3C形成。
——减少液态收缩。
适当降低浇注温度。
――优化工艺设计，顺序凝固/同时凝固2、夹渣一次渣：熔炼、球化处理（浇注前）形成的非金属夹杂物进入型腔所致——清渣/过滤、适当提高浇注温度、二次渣：浇注过程及尚未凝固前形成的非金属夹杂物一一浇注系统设计，平稳充型，控制Mg残留量3、石墨漂浮（与可锻铸铁的灰点缺陷区分，看看灰点缺陷，课本94页）原因：初生石墨上浮至铸件上表面/冒口防止措施：控制CE<4.6，厚壁铸件适当降低CE。
低硅原铁水+强化孕育4、皮下气孔：原因：铁水中的Mg/MgS与铸型/涂料中水反应生成措施：适当降低残余Mg及铸型水分，型砂添加煤粉5、球化衰退：原因：球化元素随球化处理后时间延长而损耗一一挥发、氧化、回硫；孕育衰退、石墨核心数量减少、石墨球粗大、畸变措施：保持足够球化元素残留量；清渣防回硫；覆盖防氧化减挥发；厚大件用抗衰退能力强的球化剂（铱基重稀土球化剂）；抗衰退孕育剂、加Bi等微量元素3. 常用铸铁的成份、组织、性能特点及应用？1 ）灰铁：以C、Si、Mn、P、S五元素为主，高牌号时还含有少量Cr、Mo、Cu、Ni、Sn等合金元素；碳主要以片状石墨形式存在，基体为P+F,常以P为主；断口呈暗灰色；铸造性能好、强度较低（<400MPa）、冲击韧性及伸长率很低，导热性、减振性较好。
有色金属熔炼与铸造01课件
第一章 金属熔炼特性
•金属熔炼的主要目的是为铸锭提供高质量的金属熔体。因 此必须研究和确定各种纯金属及其合金熔炼过程共同遵循的 规律，为制定合理的熔炼工艺提供理论依据。
•本章主要讨论有色金属在熔炼过程中的氧化、吸气、挥发、 吸杂等特性，具体分析这些过程的热力学和动力学，以及熔 炼过程中金属熔损的具体方法。
氧化热力学条件及判据
G RTlnPO2
氧化物的分解压pO2是衡量金属与氧亲和力大小的 另一量度。 pO2小，金属与氧的亲和力大，金属的氧化 趋势大，氧化程度高。同样可以得出反应(1)正向进行 的热力学条件为pO2(MeO)<pO2(MO)。
Me+MO=MeO+M
(1)
分解压与温度的关系可以由ΔG-T关系导出。由ΔG=A+BT 及公式（1-2）可得：
Me MO MeO M
Me 为还原剂， MO为金属氧化物，作氧化剂。
例如： 4Al 3TiO2 3Ti 2Al2O3
氧化热力学条件及判据
金属Me可被炉气中的氧气直接氧化，也可被其他氧化剂（以 MO表示）间接氧化。
Me+MO=MeO+M
研究表明，上式反应的热力学条件为ΔGMeO<ΔGMO，即Me对 氧的亲和力大于M对氧的亲和力。所以位于ΔG-T图下方的金属可
G G RTlnQp
G RTlnPO2
Qp为压力熵
G A BT G H T S
氧化热力学条件及判据
• 由式(1．11)可以看出，气相氧的分压P02 高，组元含量[i%]多及活度系数大，则氧化 反应趋势大。因此，在实际熔炼条件下， 元素的氧化反应不仅与ΔG有关，而且反应 物的活度和分压也起很大作用。改变反应 物或生成物的活度与炉气中反应物的分压， 可影响氧化反应进行的顺序、趋势和限度， 甚至改变反应进行的方向。
铸造合金及其熔炼---第1章 铸铁的结晶及组织的形成
第三节 铸铁的固态相变
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一、A中碳的析出
稳定系 A A+ G 亚稳定系 A A+ Fe3C
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二、铸铁的共析转变
1、形貌 片状Fe3C G （难存在） 2、形核 白口铁 先Fe3C、后F 灰口铁 先G 、后F 3、生长 过冷度大、片小、晶细
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三、过冷A的中低温转变
（以 C曲线介绍即可） A B下、 B上、 M、 A
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（四）影响A枝晶数量、粗细的因素
（骨架 对组织性能影响很大）
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1、合金元素的影响
Si/C比的影响（相同碳当量） 越大，初析 A 增多 图 1-5 C%增大，枝晶细化 图 1-6
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其它元素ห้องสมุดไป่ตู้ S的影响：增大，粗化 V、Ti促使A形成并细化 其它元素有待研究 2、冷却速度 越大，A越多，并细化 （五）初始A的显示方法（自己看）
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二、铁 -碳双重相图及分析
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1、共晶系：L----A+G L----A+Fe 3C 2、共析系：A----F+G A----F+Fe 3C 按那个转变与什么有关？ 3、应用： 应用：按那个转变与什么有关？ 冷却速度 化学成分 C Si
三、铁 -碳-硅准二元相图
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1、A和Fe3C以片状协同生长（莱氏体） 侧向蜂窝状结构
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2、板条状Fe3C+A（离异型共晶体） 过冷度大时易形成 3、加稀土元素变质处理细化 图1-21
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铸造合金及其熔炼-铸钢、有色
第二章 铸造碳钢
2.1 铸造碳钢的牌号及力学性能 工程用铸造碳钢大体上是按其强度划分牌号的，我国按照ISO标准，根据 标准， 工程用铸造碳钢大体上是按其强度划分牌号的，我国按照 标准 室温下的屈服强度和抗拉强度进行分级，将一般工程用铸造碳钢分为ZG200室温下的屈服强度和抗拉强度进行分级，将一般工程用铸造碳钢分为 400、ZG230-450、ZG270-500、ZG310-570和ZG340-6405个牌号。下表给 个牌号。 、 、 、 和 个牌号 出了我国一般工程用铸造碳钢5个牌号的成分特点和其对应的力学性能 个牌号的成分特点和其对应的力学性能。 出了我国一般工程用铸造碳钢 个牌号的成分特点和其对应的力学性能。
School of Materials Science and Engineering
相析出。 相的析出， 体α相析出。随着 相的析出，剩余奥氏体的含碳量上升。当温度达到共析转变温度 相析出 随着α相的析出 剩余奥氏体的含碳量上升。 发生共析转变，形成珠光体。结晶过程完，钢的组织不再变化。 时，发生共析转变，形成珠光体。结晶过程完，钢的组织不再变化。 （3）铸态组织 铸态组织 特征：晶粒粗大，有时还有魏氏（网状）组织。 特征：晶粒粗大，有时还有魏氏（网状）组织。 与热处理后的组织相比，铸态组织的晶粒较粗大， 与热处理后的组织相比，铸态组织的晶粒较粗大， 而且存在柱状晶区， 而且存在柱状晶区，铸件断面上典型 的晶粒分布见 右图。 右图。 魏氏组织： 魏氏组织：魏氏体组织 形态见右下图。铁索体在 奥氏体晶粒内部以一定的方向呈条状析出。这种形态 的铁素体常出现在中等含碳量，特别是壁较薄的铸件 中。通过热处理，可使魏氏体组织转变为更稳定的粒 状组织形态。 2.3 碳钢铸件的热处理、金相组织及力学性能。 碳钢铸件的热处理、金相组织及力学性能。 目的：细化晶粒，消除魏氏体(或网状组织 或网状组织)和消除铸 目的：细化晶粒，消除魏氏体 或网状组织 和消除铸 造应力。热处理方法有退火、正火或正火加回火。 造应力。热处理方法有退火、正火或正火加回火。
中南大学熔炼与铸造综合笔记
第一部分有色金属熔炼的基本原理第一章：金属的氧化、挥发和除渣精炼一、响氧化烧损的因素及降低烧损的方法1、影响因素：(1) 金属及其氧化物的性质：与氧的亲和力越大，烧损就越大致密度越大，则烧损就越大(2) 熔炼温度越高，氧化反应就越厉害，烧损也就越严重(3) 炉气性质：炉气的氧化性强，一般烧损程度也大对于Cu熔炼来说，CO2、H2O呈中性，但有时H2O会有烧损影响，H2、CO 呈还原性。
Cu+H2O=Cu2O+H2(4) 其它因素：炉料的块度越大，烧损程度就越大；熔炼时间越长，烧损程度也会越大；2、降低氧化烧损的方法从分析影响氧化烧损的诸因素可以看出，当所熔炼的合金一定时，主要从熔炼设备和熔炼工艺两方面来考虑。
(1) 选择合理炉型：尽量选用熔池面积较小、加热速度快的熔炉。
(2) 采用合理的加料顺序和炉料处理工艺：易氧化烧损的炉料应加在炉料下层或待其他炉料熔化后再加入到熔体中，也可以中间合多形式加入。
(3) 采用覆盖剂(4) 正确控制炉温(5) 正确控制炉气性质：对于氧化精炼的紫铜及易于吸氢的合金，宜采用氧化性炉气。
在紫铜熔炼的还原阶段及无氧铜熔炼时，宜用还原性炉气，并且用还原剂还原基体金属氧化物。
(6) 合理的操作方法：例如熔炼含铝、硅的青铜时，应注意操作方法，避免频繁搅拌，以保持氧化膜完整。
(7) 加入少量α>1的表面活性元素，其目的是改善熔体表面氧化膜的性质，能有效地降低烧损。
二、减少杂质污染金属的途径1、选用化学稳定性高的耐火材料。
紫铜、黄铜、硅青铜、锡青铜可用硅砂炉衬。
2、要可能条件下采用纯度较高的新金属料以保证某些合金纯度的要求。
3、火焰炉应选用低硫燃料4、所有与金属炉料接触的工具，尽可能采用不会带入杂质的材料制作，或用适当涂料保护好。
5、变料或转换合金时，应根据前后两种合金的纯度和性能的要求，对熔炉进行必要的清洗处理。
6、注意辅助材料的选用。
7、加强炉料管理，杜绝混料现象。
三、金属的脱氧所谓脱氧就是向金属液中加入与氧亲和力比基金属与氧亲和力更大的物质，将基体金属氧化物还原，本身形成不溶于金属熔体的固态、液态或气态脱氧产物而被排除的工艺过程。
特种铸造手册
特种铸造手册.下册特种铸造手册.下册
第一章顶坯铸造技术
1.1 合金铸材的制备
1.1.1 合金铸材的冶炼
1.1.2 合金铸材的熔炼
1.1.3 顶坯的制作
1.2 模具的制作
1.2.1 模具的准备
1.2.2 模具的加工
1.2.3 模具的固定
1.2.4 模具的调整
第二章锻造技术
2.1 热处理技术
2.1.1 加热和退火
2.1.2 激磨和硬度测试
2.2 锻件加工技术
2.2.1 切割技术
2.2.2 冷镦技术
2.2.3 焊接技术
2.2.4 压力施加技术
第三章热处理技术
3.1 加热处理
3.1.1 电火花技术
3.1.2 电弧熔焊技术
3.1.3 温度测量技术
3.2 淬火处理
3.2.1 合金材料的准备
3.2.2 淬火的加热
3.2.3 淬火的火焰处理
第四章焊接技术
4.1 焊接材料的准备
4.1.1 钢材的准备
4.1.2 熔料的准备
4.2 焊接工艺设计
4.2.1 焊接参数的设定
4.2.2 热处理工艺设计
4.2.3 热处理后的金相检测
第五章后处理
5.1 热处理后的磨具处理5.1.1 磨削工艺设计
5.1.2 磨削精度校正
5.1.3 材料表面处理
5.2 涂装工艺
5.2.1 涂装前的准备5.2.2 涂装工艺设计5.2.3 涂装工艺的检测。
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CE4.52%；Sc1.08
Sc>1为过共晶，Sc=1为共晶，Sc<1为亚共晶。
例： 铸铁成分为C: 3.6%, Si: 2.7%, P: 0.06%, S: 0.06%,
Mn: 0.4% 的碳当量和共晶度？
第2节 铸铁的一次结晶过程 铸铁从液态变成固态的过程，为铸铁的一次结晶过 程；包括初析和共晶凝固两个阶段。
2、共晶度
表示铸铁成分偏离共晶点的程度，用铸铁的实际含碳量和共晶点
的实际含碳量的比值来表示。用Sc表示。
只考虑Si、P： Sc=C铁/[4.26-1/3(Si+P)]=C铁/C’c
考虑五大元素： Sc=C铁/[4.26-0.3(Si+P)-0.4S+0.03Mn]
C铁：铸铁实际含碳量(%)
C’c:稳定态共晶点的含碳量(%)
• 从动力学观点：在一定条件下，相变可 能按Fe-Fe3C相图转变。在铁熔体中形 成含C6.67%的Fe3C晶核比形成含C100% 的石墨晶核容易；Fe3C是间隙型金属间 化合物，形成Fe3C时，Fe原子无需从晶 核中扩散出去；而形成石墨，需要Fe和 C进行远程扩散。因此，在某种条件下 ，形成奥氏体+石墨的共晶转变不如奥 氏体+渗碳体（莱氏体）共晶转变容易 。
高。
• 除此之外，Si在奥氏体中富集――反偏析 • Mn在奥氏体中贫乏――正偏析 • 2)与C亲合力小的元素（石墨化元素）如Al、Cu、Si、Ni、Co等在奥
氏体中富集――反偏析，与C亲合力大于与Fe亲合力的白口化元素， 如Mn、Cr、W、Mo、V等在奥氏体中贫乏――正偏析。
(四) 影响奥氏体枝晶数量和粗细的因素
O、S含量高，铁液中石墨生长以a向为主，长成片状 石墨，
三 奥氏体-石墨共晶凝固
灰口铸铁的共晶结晶是从铁液中同时析出奥氏体和石墨晶体的过程。
奥氏体—石墨共晶生长的关键：领先相，首批领先相形成的条件及位置， 奥氏体形成的位置
共晶团：以每个石墨核心为中心所形成 的一个石墨—奥氏体两相共生生长的共 晶晶粒，称为共晶团。 共晶团个数对铸铁性能的影响及影响因 素：冷却速度增加，共晶团个数增加； 过冷度增加，共晶团个数增加；形核核 心多，共晶团个数增加；生长速度慢， 共晶团个数多。 随共晶团数量增加，白口倾向减小，力 学性能略有提高，但由于增加了共晶凝 固期间的膨胀力，使铸件胀大的倾向增 加，增加缩松倾向，所以控制共晶团数 对铸铁生产具有重要作用。
铸造合金及熔炼
• 1铸造合金定义
• 浇铸铸件用的各种合金的总称，包括铸铁、铸钢、铸造有色合金 三类铸造用合金。
• 2 铸造合金在国民经济中的地位
• 铸造合金在国民经济建设中占有相当重要的地位，它是工农业生 产和国防建设中的基本结构材料，在各类机器设备上铸件所占的 比重很大。
• 例如（按重量计算） • 机床、重型机械：70-90% • 内燃机：70-90% • 压缩机、风机：60-80% • 拖拉机、农业机械：40-70% • 汽车：50-70%
铸铁分类及用途
铸铁发展史
第1章 铸铁的结晶及组织的形成
铁-碳双重相图
Fe-C相图的双重性 问题的提出：在实际生产中，有时得到
灰口铁，有时得到白口铁，即双重性。 表 现在两个方面：共晶反应时：有时奥氏体 ＋石墨，有时奥氏 体＋渗碳体； 高于 900℃保温，莱氏体（奥氏体＋渗碳体）中 的渗碳体→奥氏体＋石墨。共析反应：奥 氏体→铁素体＋石墨（保温缓 冷。快冷时 共反应为：奥氏体→铁素体＋渗碳体。 1 C在铸铁中的存在形式 溶解状态（固溶），结晶状态（石墨）， 化合状态（渗碳体）
• 由此可见，它是整个机器制造工程材料的重要组成部分，可以说 ，没有铸造合金就没有机械制造业。
• 3 铸造合金发展史简介 • 每种合金的出现都与当代的熔炼技术有关。 • （1）铜器时代
（2）铁器时代
• （3）钢：法拉第
• （4）铝
• 4 我国现代铸造生产概况
• 1949年之后，随着国民经济的迅速发展，铸造行业才有了 很大发展。到1994年，我国各类铸造厂约为2万余家，从 业人员120余万；2005年，我国各类铸件的总产量达到约 2442万吨（同年，36个国家和地区的铸件产量约为8574万 吨），居世界第一位；2008年，我国各类铸件的总产量达 到约3350万吨（同年，36个国家和地区的铸件产量约为 9006万吨），超过世界铸件产量的三分之一。
• 铸造厂的装备水平：既有最现代化的自动化造型生产线， 也有落后的纯粹手工铸造生产。
思考： 中国的铸造水平古代很强很强，
现在水平怎么样？ 将来发展方向如何呢？
更加重视技术、人才 绿色环保节能可持续
第1篇 铸铁及其熔炼 第1章铸铁的结晶及组织的形成
绪论
• 铸铁定义：
铸铁是指C含量大于2.14%（有的书上为2.11%）或 者组织中具有共晶组织的Fe-C合金。
• 当然，共析转变也是一样的。
• 综上所述，从热力学观点上看，FeFe3C相图只是介稳定的，Fe-C（石墨） 相图才是稳定的；从动力学观点上看， 在一定条件下，按Fe-Fe3C相图转变也 是可能的，因此出现了Fe-C相图的双重 性。
Fe-C双重相图及其分析
• Fe-Fe3C相图与Fe-C（石墨）相图主要不同之处：共晶点温度和共晶 点的C成分；共析点温度和共析点的C成分。
铸铁中常见元素对Fe-C相图上各临界点的影响
碳当量和共晶度的意义和表达式
1、碳当量
因合金元素的加入，使共晶含碳量发生了变化，有些元素如Si、P
、S使C量减小，有些如Cr、V等使C量增加，将这些元素的影响折
算成C量的增减，即称之为C当量，用CE表示。
只考虑Si、P： CE=C+1/3(Si+P)
考虑五大元素： CE=C+0.3(Si+P)+0.4S-0.03Mn
• 从初析奥氏体结晶过程也可以看出，在不断降温的过程中析出的奥氏 体成分将是变化的，即形成了枝晶偏析。
• 晶间偏析：晶粒本体或枝晶间存在的化学成分不均匀性，通常由分配 系数Kp表示。
• 晶内偏析：在一个晶粒内部或一个枝晶的枝干和枝晶间的不同部位间 化学成分不均匀性，通常由偏析系数Ki表示。
• Kp=（元素在奥氏体中的浓度Xa）/（元素在铁液中的平均浓度Xi） • Ki=（元素在奥氏体枝晶心部的浓度Xb/元素在奥氏体边缘的浓度Xd） • 1)依据相图，先析出的奥氏体枝晶心部C量低，后凝固的枝晶边缘C量
1) 冷却速率：冷速较快时，当CE＝4.7%时，也会有初 析奥氏体析出（即奥氏体量增加），枝晶也会细化。 2) Si/C比：当CE相同时，Si/C增加，初析奥氏体增加 。 3) 当冷速相同时，当C增大，枝晶细化。
（五）初析奥氏体的显示方法
二 初析石墨的结晶
过共晶成分的铁液冷却时，先遇到液相线，在一定过冷下析出 石墨的晶核，并在铁液体中长大。由于结晶温度高，成长的时 间长，又是在铁液中自由长大，因而常常长成分枝较少的粗大 片状。
在不同生长条件下，石墨往往会出现多种多样的 形式。这主要与石墨的晶体缺陷及结晶前沿熔体 中的杂质浓度有关。 石墨结晶前沿为光滑界面：在基面和棱面上形成 二维晶核都很难，需要很大的过冷度，但往往存 在缺陷。 缺陷：螺旋位错（P16图1-10）：a,c向都生长。
在纯净的铁水中，沿c向生长速度并非小于a向 的生长速度。但沿c向的生长不是一层一层的 基面叠加，而是以基面上产生螺旋位错方式长 上去。这种生长方式既免去了基面上形核的困 难，在生长时又只受较小界面张力的约束，石 墨按照这种沿c向为主的生长方式长大的结果 是长成球状。 旋转台阶（图1-11）：仅a向生长 两个方向都生长时，如Va>Vc，则长成片状； Va<Vc或Va＝Vc，则长成球状。
影响初析石墨形态的因素
（1）键的影响 石墨晶体结构为六方晶格结构。碳原子分层排列的，在同层原子间是以共价 键结合的，结合力较强；而层与层之间则是以极性键结合的，其结合力较弱 。极性键的键能约为共价键的1/7。石墨的正常生长方式应是沿基面择优生长 ，容易使其长大为片状组织。因此，从键的角度分析，石墨容易长成片状组 织。
（3）O、S对石墨形态的影响：光滑界面变为粗糙界 面
铁液中杂质元素特别是O、S对石墨的生长方向有重要 的影响。O、S是表面活性物质，选择性吸附在棱面（ 10-10）上，结果使铁液与石墨基面（0001）界面张力 大于铁液与石墨棱面（10-10）的界面张力，同时，O 、S吸附在螺旋台阶处，将基面堵塞，从而阻止了螺 旋方式生长。
面心立方，原子密排面为(111)，密排面系{111}构成晶 体的外形为八面体。生长方向必然是八面体的轴线即 [001]方向。
2、A枝晶特点： 枝晶的生长程度不同，有的晶枝生长快，有的晶枝因 前沿有溶质元素的富集而生长受阻，因而生长较慢， 故铸铁中的奥氏体枝晶往往具有不对称、不完整。
• (三) 奥氏体枝晶中的成分偏析
2 自由能
• 从热力学观点：Fe-C体系的自由 能 小 于 Fe-Fe3C 体 系 的 自 由 能 ， 所 以 Fe-Fe3C 相 图 只 是 介 稳 定 的 ，而Fe-C相图是稳定。另外，生 产实际中也发现，在一定条件下 ，高温时渗碳体能够自动分解为
奥氏体+石墨（石墨化退火） ，这也说明渗碳体比石墨的 自由能高。铸铁在以奥氏体+ 石墨的状态存在时具有较低 的能量，是处于稳定平衡的 状态
双重相图的存在对铸铁件生产有什么实际意义？
• 在铸造生产实际中，经常会碰到这样的问题，用相同化学 成分的铁液，浇注不同壁厚的铸件时，或用冷却速度不同 的铸型时，会得到灰口或白口断面的铸件，为什么？（这 和双重相同有何联系？）（在球墨铸铁生产中也通常采用 三角试片检验球化效果。）