基本介紹
- 中文名：亞共晶鑄鐵
- 外文名：hypoeutectic cast iron
- 拼音：yà gòng jīng zhù tiě
- 學科：化學
- 領域：冶金領域
- 相關概念：過共晶鑄鐵、共晶鑄鐵
亞共晶結晶,亞共晶凝固,共析轉變,鑄鐵在相圖位置,舉例,
亞共晶結晶
奧氏體是亞共晶鑄鐵的初生相，普通灰口鑄鐵的奧氏體只在共析轉變溫度以上存在，室溫下看到的鐵素體和珠光體都是奧氏體的固態相變產物。
當亞共晶鐵水冷卻到液相線以下時即變成過飽和溶液，奧氏體開始從熔體中析出，隨著溫度下降，和奧氏體平衡的鐵水含碳量沿液相線變化，碳濃度隨溫度下降而上升，與此同時已結晶的奧氏體含碳量沿固相線變化，隨溫度下降也上升，至共晶平衡溫度時，奧氏體最大溶解度為2.11%的碳，鐵水含碳量為4.26%。在凝固過程申L/γ界面上不斷發生鐵、碳原子的遷移，碳原子從奧氏體一側向熔體方向擴散，鐵原子則從熔體一側向奧氏體方向擴散，鐵、碳原子作相反方向的擴散運動。熔體中的其它元素也在凝固過程中發生擴散運動，例如Si、Ni、Al、Cu、Co等元素傾向於向奧氏體枝幹上富集，稱為反偏析元素，而C、Mn、Cr、W、Mo、V、P則傾向於在奧氏體的結晶前沿和共晶團的邊界上富集，稱為正偏析元素。雜質元素的這種偏析導致成分過冷是奧氏體發生分枝(見圖所示)的主要原因。在初生奧氏體生長過程中Bi、Pb、Sn等微量元素的顯微偏析格外引入注目，它們在凝固後期剩餘約10%的熔體中的濃度甚至比平均值高几倍。起初奧氏體枝晶間偏析為共晶體生長創造有利條件，但在凝固後期微量元素的偏析可能足以改變石墨形態或導致形成晶間碳化物。
奧氏體的結晶及形態
奧氏體的結晶及形態亞共晶凝固
穩定系和介穩定系亞共晶鑄鐵的凝固過程可用下圖表示。凝固初期初生奧氏體都首先從熔體中析出，溫度降到共晶溫度以下時，穩定系共晶體為石墨/奧氏體介穩定系共晶體為碳化物/奧氏體，至共晶溫度以下前者轉變為石墨+珠光體(或鐵素體)，後者轉變為萊氏體+珠光體。
亞共晶鑄鐵的凝固過程
亞共晶鑄鐵的凝固過程共析轉變
共析轉變就是指共析奧氏體(As)的轉變。鑄鐵的共析轉變按次穩定系進行時，形成珠光體，其過程和碳鋼的共析轉變是相同的，但是，若按穩定系轉變時，情況就不相同了。在鑄鐵中，共析奧氏體在通過共析轉變溫度時依冷卻速度的大小，可以有三種轉變：
1、 As→P+（G）
2、 As→P+F+（G）
3、 As→F+G
第一種是在冷卻速度較大時，轉變按次穩定系進行，形成珠光體基體組織。式中，括弧內石墨是指共析轉變前組織中巳形成的石墨（共晶石墨及二次石墨等）。這一轉變過程如果在更大的冶速下進行，即奧氏體在高度過冶情況下轉變時，也可以形成貝氏體直至馬氏體等組織，情況和鋼的共析轉變完全一樣。
第三種是在冷卻速度緩慢的情況下，轉變按穩定系進行的結果。轉變後的基體組織是鐵索體，共析石墨往往就在原有的石墨（共晶石墨或：二次石墨）基地上成長，因此共析石墨形成不需要生核過程，也就沒有孕育期。由於和共晶石墨連在一起，從組織上乜區分不出來。
第二種是一種過渡性的組織轉變，基體組織中既有珠光體又有鐵索體，兩者的相對數量（用%表示）也依冷卻速度而定。
鑄鐵在相圖位置
鐵碳合金按其在鐵碳相圖中的位置不同，即碳的質量分數不同，分為兩大類：鋼和白口鑄鐵。
（1）碳的質量分數小於2.11%的鐵碳合金叫鋼。根據碳的質量分數和室溫組織，鋼分為以下三種：
1）亞共析鋼，其碳的質量分數小於0.77%。，
2）共析鋼，其碳的質量分數等於0.77%。
3）過共析鋼，其碳的質量分數大於0.77%。
（2）碳的質量分數為2.11%~6.69%的鐵碳合金叫白口鑄鐵。根據碳含量和室溫組織，白口鑄鐵分為以下三種：
1）亞共晶白口鑄鐵，其碳的質量分數小於4.3%。
2）共晶白口鑄鐵，其碳的質境分數等於4.3%。
3）過共晶白口鑄鐵，其碳的質量分數大於4.3%。
舉例
有一鑄鐵件化學成分(質量分數，%)為：C 3.8、Si 2.1、Mn 0.4、P 0.05、S 0.03。試判斷此鑄鐵是屬於亞共晶鑄鐵，還是屬於過共晶鑄鐵?
用碳當量來判斷：將鑄鐵件化學成分（C、Si、P），代入碳當量計算公式，並計算如下：
ω（CE）=ω（C）+ω（Si+P）/3=3.8%+(2.1+0.05)%/3=4.52%
鑄鐵共晶點（穩定態）碳的實際質量分數為4.26%（在生產中，為簡化計算，此值又常採用4.3%）。因碳當量ω（CE）=4.52%〉4.26%，故此鑄鐵屬於過共晶成分鑄鐵。
