聊聊铸铁组织转变

wanggong

先看一张总图，大家都不会陌生吧？


再看白口铸铁部分


问题讨论：
（1）平衡组织为什么是白口共晶而不是灰铸铁？石墨不是更稳定的组织吗？
（2）如何控制铸铁得到石墨或得到渗碳体？能否同时存在部分石墨部分渗碳体组织？（基体组织外）

5billion

我猜：1.石墨烯更稳定但得不到，石墨也是一样，没有条件不能生成，稳定是在有限条件下相对的（能达到哪种稳态看热力学条件，也就是看碳原子的大环境）2.与碳形成化合物的元素会促进碳化物生成，不与碳形成化合物的元素会促进石墨生成，还是看大环境。

wanggong

5billion 发表于 2020-2-26 19:13
我猜：1.石墨烯更稳定但得不到，石墨也是一样，没有条件不能生成，稳定是在有限条件下相对的（能达到哪种稳 ...

（一）猜对了一些。从热力学观点来看，Fe-Fe3C(渗碳体）相图只是亚稳定的， Fe-C（石墨）相图才是稳定的。从动力学观点来看，在一定条件下，Fe-Fe3C(渗碳体）相图转变也是可能的。
（二）Fe3C(渗碳体）中含碳量6.67%C比石墨中含碳量100%C形核更容易，长大过程中原子扩散更容易，而且渗碳体是间隙型金属化合物并要求铁原子从晶核中扩散出去，所以Fe-Fe3C(渗碳体）转变很顺利地进行。
（三）在共晶转变的高温阶段保温，即使已经转变成莱氏体（奥氏体+渗碳体）也还会转变成奥氏体+石墨的。莱氏体高温下保温是还会继续转变的。
（四）但共析快冷转变得到铁素体+渗碳体后，就不会再转变成石墨了，除非重新加热，共析转变时慢冷。变态莱氏体或低温莱氏体没有继续转变的能量动力，在低温常温条件下可以“稳定”存在。

wanggong

除考虑共晶温度共析温度和冷却速度外，合金元素也是影响共晶温度共析温度从而影响相变区域大小，作用可用碳当量来衡量，一般重点关注五大或者六大合金元素，其中硅元素的作用特别突出。