灰鑄鐵的偏析的特點

灰鑄鐵的偏析特點：①

偏析傾向嚴重：鑄鐵內(nèi)含有較多的溶質(zhì)元素，元素的相互作用加大了鑄鐵的偏析程度。Mn、Cr、V、W、Mo等正偏析元素被凝固的固相推向LTF區(qū)，與LTF區(qū)中的碳相結(jié)合，進一步加重微觀偏析。而鋼中常存的溶質(zhì)元素明顯低于鑄鐵，因而鋼的偏析傾向也較小。

②

元素的分布復雜。鑄鐵中溶質(zhì)元素含量大，凝固組織種類多使元素分布變得復雜。如亞共晶鑄鐵的初生奧氏體和共晶奧氏體雖都是奧氏體組織，但兩者的偏析系數(shù)不同。在一個共晶團內(nèi)溶質(zhì)元素的濃度也是極不均勻的。另外枝晶不僅在橫截面上存在偏析，長度方向也存在明顯的成分差異。

③

存在正反偏析特性。大多數(shù)的工程合金的元素偏析表現(xiàn)出來都是正偏析。鑄鐵則不同，除正偏析外，還有部分元素凝固時顯示出反偏析特性。正偏析元素——Mn、Cr、Mo、W、P、S等反偏析元素——Si、Al、Cu、Ni、Co等

各元素的偏析特性與它們的石墨化能力，形成碳化物的傾向有密切關(guān)系（P、S除外）。正偏析元素主要是碳化物形成元素，反偏析元素則是強石墨化元素。

鑄鐵中的硅及其它石墨化元素的反偏析行為是由于鑄鐵中含有高的碳硅含量引起的。在碳硅含量較高的鑄鐵中，F(xiàn)e-C-Si系中硅的分布與鑄鋼中不同。由于碳硅濃度的提高，Si-C相斥力增強，Si從富C的微小體積中被置換出來，被C排斥出液體而優(yōu)先進入Fe相。隨著枝晶或共晶團的生長，Si不斷固溶于奧氏體，液相中的Si不斷減少，由原先的正偏析轉(zhuǎn)成反偏析，而C的微觀偏析符號仍保持不變。在液相中Si被C排斥的原因在于：Si的3S3P軌道上的價電子離核心更遠，并且被它的（K、L）內(nèi)層所屏蔽，而C只有一個（K）屏蔽層。因此，在形成化學鍵時，Si比C更有優(yōu)勢。

銅、鎳、鋁、鈷等元素的反偏析行為是由于這些元素與鐵形成的原子鍵遠比有碳存在的Fe-Fe鍵強，形成的固溶體的熱力學穩(wěn)定性更好。

凝固開始，硅的反偏析使初生奧氏體枝晶富硅，冷卻后易直接轉(zhuǎn)化成枝晶狀鐵素體。共晶結(jié)晶時，硅富集在共晶團中心。含硅量偏高的鑄鐵，在共晶團中心常出現(xiàn)鐵素體，降低了鑄鐵的力學性能。

錳在奧氏體枝晶或共晶團間發(fā)生正偏析，降低此區(qū)域奧氏體的轉(zhuǎn)化溫度，提高其穩(wěn)定性，使奧氏體更容易生成珠光體。

硫容易偏析于晶粒周界晚凝固的位置形成FeS，當含錳量較低時，可以觀察到FeS單獨存在。

磷在鑄鐵中是一個很容易偏析的元素，形成磷共晶。磷共晶硬度800-950HV，性質(zhì)硬脆。并且磷會引起鑄鐵的縮松，當同時存在Ni、Cr、Mo等元素時，綜合的正偏析作用加重了宏觀縮松孔隙的數(shù)量和形成傾向。應嚴格控制磷含量。

一些低熔點的元素