大断面球铁中黑斑的结构.pdf_大学文库

D01:10.13374/i.issn1001053x.1981.03.037 大断面球铁中黑斑的结构铸工教研室连金江韩福惠张联芳金相教研室宋维锡摘要通过生产及模拟试验，并根据金相和扫描电镜观察，证明大断面球铁铸件中的黑班是共晶晶粒或称共晶团。光学显微镜观察表明，黑班中的石墨类似D型分布的厚片状石墨，但深腐蚀试样的扫描电镜观察证明，这种短小的厚片状石堡既不属于一般的片状石墨，也不是孤立的石堡碎块，而是相互联结成一体的理瑚状石墨。进一步试验表明，每个黑班内大都有一个星状的石墨核心，珊瑚状石墨从这个核心朝各方向辐射生长。黑班内的基体组织为铁素体，它是高温相奥氐体的转变产物。珊瑚状石墨在高温时与奥氏体共同由液体中结晶为共晶团，冷却时虽经固态转变，但共晶组织的特征仍基本保留下来。环绕黑班周围的组织为珠光体加球状或不规則状石墨，它使共晶球团组织村托得分外明显。一、问题的提出和研究目的大断面球铁铸件的生产日益增多，由于其冷速缓慢，因此使石墨经常发生各种变态。 [”)。在球铁轧辊及曲轴等大铸件上常见到沿断面均匀分布着大量的黑色斑点3)，其宏观特征近似球形，直径2~5毫米，这就是所说的黑斑。黑氍是大断面球铁件严重的缺陷之一，它的出现使铸件的强度特别是范性显著下降 1,甚至报废，因此引起了国内外的广泛重视。但是就目前来看，对这一缺陷的研究尚是不充分的，特别是在结构实质方面以及形成机理方面，国外虽有不少研究，但大多着重宏观条件的分析以其石墨形貌的微观描述，甚至名称也不同，反映出对黑斑实质的认识存在着种种差异与分歧，特别是没有把黑斑是共晶团这一实质问题揭示出来。例如就以所谓蠕虫状石墨而言，对其形貌及结构的认识也很不一致，有人认为就蠕虫状石墨的结晶结构看类似球状石墨，它们在共晶内部是互相联结在一起71。而有人通过试脸观察到，蠕虫状石墨区的边缘是成串联结在一起的石墨颗粒，而中心部分的细蠕虫状石露是相互分离的【1。根据BL“×对石愚形态的分析认为蠕虫状石墨如同球墨一样，每一个石质点与其周围的奥氏体构成一个共晶晶粒，而不同于珊瑚状石墨，后者在一个共晶晶粒内部是联系为一体的[10！。目前在国外较为流行的说法是石墨球被解体为扇形碎块而形成黑斑，引起石墨球解体的原因，一种观点认为是由于石墨结晶涨破奥氏体外壳所致【8]，另一种观点则认为包围石量球的奥氏体外壳被铁水热流的冲蚀而使球墨破坏为碎块【，这些碎块被冲入树枝晶间而成长为蠣虫状石堡。这甲要指出的是上述观点仅仅提出形成碎块石墨之说的设想，尚未用试验和以证实，特别是缺乏对黑斑宏观和微观结构统一起来的深入观察，因而对黑斑就缺乏本质 123

大断面球铁中黑斑的结构铸工教研室连金江韩福惠张联芳金相教研室宋雄娜摘要通过生产及模拟试验，并根据金相和扫描电镜观察，证明大断面球铁铸件中的黑斑是共晶晶粒或称共晶团。光学显微镜观察表明，黑斑中的石墨类似型分布的厚片状石墨，但深腐蚀试样的扫描电镜观察证明，这种短小的厚片状石墨既不属于一般的片状石墨，也不是孤立的石墨碎块，而是相互联结成一体的珊瑚状石墨。进一步试验表明，每个黑斑内大都有一个星状的石墨核心，珊瑚状石墨从这个核心朝各方向辐射生长。黑斑内的塞体组织为铁素体，它是高温相奥氏体的转变产物。珊瑚状石墨在高温时与奥氏体共同由液体中结晶为共晶团，冷却时虽经固态转变，但共晶组织的特征仍基本保留下来。环绕黑斑周围的组织为珠光体加球状或不规刻状石墨，它使共晶球团组织衬托得分外明显。一、问题的提出和研究目的大断面球铁铸件的生产日益增多，由于其冷速缓慢，因此使石墨经常发生各种变态。「” 川。在球铁轧辊及曲轴等大铸件上常见到沿断面均匀分布着大量的黑色斑点， ‘ ，其宏观特征近似球形，直径毫米，这就是所说的黑斑。黑斑是大断面球铁件严重的缺陷之一，它的出现使铸件的强度特别是范性显著下降伟 ’ ，甚至报废，因此引起了国内外的广泛重视。但是就目前来看，对这一缺陷的研究尚是不充分的，特别是在结构实质方面以及形成机理方面，国外虽有不少研究【 ‘ ，但大多着重宏观条件的分析以其石墨形貌的微观描述，甚至名称也不同，反映出对黑斑实质的认识存在着种种差异与分歧，特别是没有把黑斑是共晶团这一实质问题揭示出来。例如就以所谓蠕虫状石墨而言，对其形貌及结构的认识也很不一致，有人认为就蠕虫状石墨的结晶结构看类似球状石墨，它们在共晶内部是互相联结在一起，吕。而有人通过试脸观察到，蠕虫状石墨区的边缘是成串联结在一起的石墨颗粒，而中心部分的细蠕虫状石墨是相互分离的〔 ‘ 。根据对石墨形态的分析认为蠕虫状石墨如同球墨一样，每一个右易质点与其周围的奥氏体构成一个共晶晶粒，而不同于珊瑚状石墨，后者在一个共晶晶粒内部是联系为一体的 ” ” 。目前在国外较为流行的说法是石墨球被解体为扇形碎块而形成黑斑，引起石墨球解体的撅因，一种观点认为是由于石墨结晶涨破奥氏体外壳所致「，另一种观点则认为包围石墨辣的奥氏体外壳被铁水热流的冲蚀而使球墨破坏为碎块「’ ‘ ’ ，这些碎块被冲入树枝晶间而成长为姗虫状石墨。这里要指出的是上述观点仅仅提出形成碎块石墨之说的设想，尚未用试验 ’ 加以证实，特别是缺乏对黑斑宏观和微观结构统一起来的深入观察，因而对黑斑就缺乏本质 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1981．03．037

的认识，也就难有一个正确的论述。本研究工作：之目的就是通过武险及观察首先认消黑斑的本质结构，为进一步研究其形成机理和消除打下基础。二、试验方法为了研究大断面球铁铸件中黑旺的结构及变化规律，根据球铁轧辊和曲轴的实际生产特点，我们曾选择中300×700人试样及中30×220小试样进行了模拟试验。 1.中300毫米大试样试验此试验是在工厂进行的，铸型用千砂型，工频电炉熔化铁水，铁水温度在1500℃左右出炉，在一吨铁水包内进行球化和孕有处理，随后浇注重约 300公斤的大试样，同铂钱热电隅测出冷却曲线，共晶转变时间约100分钟，加工试样作宏观断口及金相观察。此外还浇注了二个加入过量硅铁孕育的 25毫米厚的标准楔形试样，以观察过量硅对黑斑的影响。本试验结果列于表1，大试样断口中的黑斑如图1所示。图1912-3试样断口中心部位的黑斑分布表1 试样编号球化剂加入量孕育硅铁量化学成分(%) 试样宏观断 (%) (%) C Si Mn P R203 口观察 913-1 重稀土合金(1) 0.5 0.00 0.072 没有黑斑，略有 2.8 3.672.10.0.330.068 小黑点 913-6 重稀土合金(1) 1.0 0.03 中心部位分布着 2.8 3.442.840.330.076 0.004 大量黑斑 912-1 甭稀土合金(2) 0.5 3.462.450.820.067 0.012 0.094 中心部位分布着 3.0 2毫米的黑斑 912-3 重稀土合金(2) 1.5 3.462.680.820.076 0.007 3.0 0,108中心部位分布着 2~3毫米的黑斑 04 轻稀土合金(3) 2.1 7.3 3.394.480.370.0620.027 整个楔形试样断口分布着黑斑 02 轻稀土合金(3儿 1.5 10.5 3.385.60.370.0620.027 同上 (1)重稀土合金成分：R,0325%,Si42%,Ca2%, (2)重稀土合金成分，R2O318%,Si40%,Ca4% (3)稀土合金成分：R20340%Si35%。 2.中30嘉米试样的模拟试验由于大试样的试验基不容易，因此我们又采用模拟方法对黑斑进行研究，此种研究方法是基于创造一个使小试样在破加热的介质中缓慢的冷却条件，和大断面球铁铸件中心部位的冷却条件相近似。铁水在中频感应电炉内熔化，铁水温度在1500℃左右出炉，在10公斤小铁水包内进行球化和孕育处理，然后立刻浇入模拟试验炉的中30×220毫米小试样中缓慢冷却，模拟试验装置见图2。如图2所示，为了创造缓慢冷却条件，将型壳及石英砂放置于石墨 124

的认识，也就难有一个正确的论述。木研究工作之口的就是通过试脸及观察首先认清黑斑的木质结构，为进一步研究其形成机理和消除打下基础。二、试验方法为了研究大断面球铁铸件中黑斑的结构及变化规律，根据球铁轧辊和曲轴的实际生产特点，我们曾选择小大试样及小小试样进行了模拟试验。小奄米大试样试验此试验是在工厂进行的，铸型用干砂型，工频电炉熔化铁水，铁水温度在 ℃ 左右出炉，在一吨铁水包内进行球 · 化和孕育处理，随后浇注垂约公斤的大试样，同铂掩热电隅测出冷却曲线，共晶转变时间约分钟，加工试样作宏观断口及金相观察。此外还浇注了二个加入过量硅铁孕育的毫米厚的标准楔形试样，以观察过量硅对黑斑的影响。本试验结果列于表，大试样断口中的黑斑如图所示。图一试样断口中心部位的黑斑分布表一卜、，。球，匕剂力口入量孕育硅铁量，化学成分 … 式样宏观断队，十撇万下一百万丁一万一百一下后不口观察一。一，。一，一一一一上一一一兰止匕兰竖二二止二二二重稀土合金。，。。，一。。。。。八八。。。。。八。，没有黑斑，冲略有一。。。。了’乙。。己。。 ‘ ，、眨曰七一一一斗一一书架熟一一件－一卫一一一一卜二一一一－一拼一一华势李禁一一。，。。夏稀」二嘴亨自全又，。。，。。。司。。，。一八。。月八。。廿一一。一。一。 ‘ 。。。。一。甲心句丈少全巾有七若兔〔日工丫一一一一半一一洲级斗一一－－卜，。，一一一二‘ 华擎耍华，二联稀土兮余。，。，。。，。。。。。，。。，。八。八 ‘ 廿 ‘ 一一。一。一陌伽。乙一乙廿引甲。心经犷都习乙怔人‘ 分巾君画 ” ，。 ‘ 惬石刁、汀挤飞胡」二，。。重稀土合金，。。，。」。。。八。。八。。八。。。八，。。一 “ 、 ’ ，‘ 和心部位分布着七巳亚、 “ ‘ “ “ ‘ ‘ · “ 一“ ‘ ” “ “ ‘ “ ” 】甘 ’ 口 “ ” ’ ” ‘ ” ‘ 以 ” ‘ ” ’ ‘ ” 。。，一 ” 气毫馨米欲二的之盗黑昙斑干肇臀口劣，。。。月。。。。。。。，整个楔形试样毓一肯，戈览当言牛鑫 ’ ” ” ” ‘ “ ‘ “ ‘ “ “ “ “ ’ ” “ ‘ 口分布着黑斑获丽两。。 · 。万同一，几重稀土合金成分，，重稀土合金成分，，，秘稀土合金成分。小奄米试样的棋拟试验由于大试样的试验甚不容易，因此我们又采用模拟方法对黑斑进行研究，此种研究方法是基于创造一个使小试样在破加热的介质中缓慢的冷却条件，和大断面球铁铸件中心部位的冷却条件相近似。铁水在中频感应电炉内熔化，铁水温度在 ℃ 左右出炉，在公斤小铁水包内进行球化和孕育处理，然后立刻浇入模拟试验炉的小又。毫米小试样中缓慢冷却，模拟试验装置见图。如图所示，为了创造缓慢冷却条件，将型壳及石英砂放置于石墨

柑涡中，碳硅伟炉内缓慢加热至 ℃ ，当型壳及砂的温度与炉的指示温度平衡后，浇入经过球比及孕育处理的铁水，这样，小毫米的试样就石一予热的介质中缓慢冷却，试样的共晶转变时间为分钟左右，试样及填砂的冷却曲线见图。模拟试验结果列厂表，试样宏观剖面的黑斑分布见月所示。 ℃ 七钱，、长卜。－一。 ℃ ”︹﹄口主且侧蛆︶一一一曲，，卜，偷劝巨压川迄井沙汉 … 二 ‘ ‘ ，欢 ‘ 幻八帐冷】一，、口袱宝心二 ‘ 丁几二长丫了 · “ ’ ，‘ 冷汉冷杀心吞汾荞鑫湃时间分一热电隅，一小毫米石墨柑祸，一小毫米精铸壳一填砂，一铁水，一破硅棒发热体一炉体图模拟试验装置示意图一小毫米试样，一填砂图试样及填砂冷却曲线表二轻稀土镁孕育硅化学成分岩置合金加入量铁量一－一一－试样宏观断口观察竺卜 ’ ‘ 口 ‘ 到 ‘ · ‘ 业叫 ‘些少洲型丝介一巨 ‘ 卫州，卫竺卫有墨兰一土， · “ …些一…燮巴吧巨卫些 ‘卫翌哩匕卫」一竺宣兰竺一 ’ ，卜里 “ 色 · 旦二兰一 … “ ‘ · 甲卜 · ” 略有衅， “ 一 … 。。 ‘ 。。一 …。，。。 · 。。 · 。想攀菜盆变磊，。 ‘ 。 … 。 … 。 · ” 。。 · 。 …边缘有毫米的黑斑下言一一丁万云诬一石公云而赢而而百词一氰唬夏舞薪注产握稀土镁合金成分。，，，，。、成分为光婚分析。为了观察黑斑的形貌及结构，采用了金相显微镜与扫描电镜相结合的方法，先从低倍观察，再至高倍分析。并用层磨法寻找黑斑核心，再将试样深腐蚀观察整个黑斑形貌。深腐蚀是将试样放在的盐酸酒精溶液中浸蚀小时，取出后再用的氢氟酸酒精溶液冲洗，最

后经热酒精冲洗，试样干燥后贮于干燥器中。黑斑的形貌及结构观察是在SEM-500扫描电镜上进行的。 A横剖面，B-纵剖面（试样上一半）图46#试样黑班分布三、试验结果与讨论从表1及表2所列的试验结果表明，无论是大试样还是模拟的小试样都有黑斑出现，特别是这种模拟试验方法表明，它为研究大断面球铁提供了一种新的试验手段。影响黑斑形成的因素甚多，本试验首先就硅对黑斑的影响进行了初步探索，从试验结果可以看出，在本试验条件下，随着硅含量的增加则黑斑出现的倾向也就越严重，6试样的含硅量为2.85%，整个试样断口均匀分布肴3~4毫米的黑斑，912-3大试样的硅含量为2.68%，断口中心部位均匀分布着2~3毫米的黑斑，913-S大试样的硅为2.48%，也出现大量黑斑。04及02标准楔形试样的冷却速度虽然较快，但由丁加入了过量的孕育硅铁，黑斑也大量出现。根据试验可以得出：当其它条件相同时，硅含量增高或断面尺寸越大则产生黑斑的倾向也越大。这可能与增强石墨化的因素有关12】。本文着重分析研究黑斑的形貌及结构，即黑斑究竞是什么，它的结构是怎样的。 1,黑斑的形貌及结构从图1及图4可以看出黑斑在试样断口及纵横剖面上的形貌和分布特征。黑斑近似球形，分布大致均匀。与正常球铁断口相比，显然它是球铁的一一种缺陷，是石墨球化不良的表现形式之一。为了揭示黑斑的形貌及结构，曾对6试样断口进行了扫描电镜观察，其形貌示于图5。可以看出，黑斑并非全是石墨，它是由石墨和铁素体所组成，因为在断裂时铁素体发生塑性变形，故呈现为连绵起伏的白色突峰，而石墨是脆性断裂，由于肉眼观察时看不清铁素体的突峰，因此有人常把黑斑误认为是石墨夹杂，实际上它是石墨和铁素体交织复合生长在-一起的。用光学显微镜观察就进一步显示了黑斑的显微组织，如图6所示。组织中有粗大树枝状铁素体，树枝晶之间及其周围分布着许多短而小的石晏，其基体也是铁素体。粗略观察黑斑的显微组织很类似枝晶间石墨，若仔细分析则可看出，它与枝晶间石图5试样断口的黑斑形貌×2500 126

后经热酒精冲洗，试样干燥后贮于干燥器巾。黑斑的形貌及结构观察是在入仁扫描电镜上进行的。一横剖面，一纵剖面试样上一半图声试样黑斑分布三、一试验结果与讨论尸﹄︸浏、门之从表及表所列的试验结果表明，无论是大试样还是模拟的小试样都有黑斑出现，特别是这种模拟试验方法表明，它为研究大断面球铁提供了一种新的试验手段。影响黑斑形成的因素甚多，本试验首先就硅对黑斑的影响进行了初步探索，从试验结果可以看出，拍屯木试验条件下，随着硅含量的增加则黑斑出现的倾向也就越严重，挤试样的含硅量为，整个试样断口均匀分布着毫米的黑斑，一大试样的硅含量为，断口中已、部位均匀分布着毫米的黑斑，一大试样的硅为，也出现大量黑斑。的及标准模形试样的冷却速度虽然较快，但由于加入了过量的孕育硅铁，黑斑也大量出现。根据试验可以得出当其它条件相同时，硅含量增高或断面尺寸越大则产生黑斑的倾向也越大。这一可能与增强石墨化的因素有关 ‘ “ 。本文着重分析研究黑斑的形貌及结构，即黑斑究竟是什么，它的结构是怎样的。燕班的形貌及结构从图及图可以看出黑斑在试样断口及纵横剖面上的形貌和分布特征。黑斑近似球形，分布大致均匀。与正常球铁断口相比，显然它是球铁的一种缺陷，是石墨球化不良的表现形式之一。为了揭示黑斑的形貌及结构，曾对声试样断口进行了扫描电镜观察，其形貌示于图。可以着出，黑斑并非全是石墨，它是由石墨和铁素体所组成，因为在断裂时铁素休发生塑性变形，故呈现为连绵起伏的白色突峰，而石墨呈脆性断裂，由于肉眼观察时看不清铁素体的突峰，因此有人常把黑斑误认为是石墨夹杂，实际上它是石墨和铁素体交织复合生长在一起的。用光学显微镜观察就进一步显示了黑斑的显微组织，如图所示。组织中有粗大树枝状铁素体，树枝晶之间及其周围分布着许多短而小的石墨，其基体也是铁素休。粗略观察黑斑的显微组织很类似枝晶间石墨，若仔细分析则可看出，它与枝晶间石图试样断口的黑斑形貌又

C×000 ID×2000 1B×640 图8黑斑深腐蚀扫描电镜照片 A.D.C.D为6试样E为04#试样由图7可见，放大后，黑斑之间其形状并不相同，有的近似球形，有的呈椭园形或不规则形，分析其原因可能是黑斑花其生长过程中受周围环境成散热条件的影响所进成。此外在黑斑内部有明显的粗大树枝品，有的树枝晶伸出了黑斑，有的甚至贯穿几个黑斑，作深腐蚀扫描电镜照片中（见图8.B),这种粗大树枝晶更为明显。我们认为这种粗大树枝品是初生奥氏体枝晶的遗迹，它是在共晶前形成的，但其特征仍然存在。图8清楚地显示了黑斑内的石墨及整个黑斑的形貌，试样深腐蚀后，铁素体的表层被溶解，因而把黑斑清晰地暴露出来，图中白色突出物就是石墨，黑的部分是被溶解后的铁素体，将图8.B局部放大，则石墨就如图8.C,D听显示的形貌。由此可以看出，原来在光学显微照片上黑斑内的那些不连续短小石墨，实际上是相互联结在一起的，其形貌类似珊瑚，因此我们把黑斑内的石墨列为珊瑚状石墨。图8.C.D仅仅显示了黑斑内部的石墨形貌，而几珊瑚状石墨沿一定的方向生长，为了探索石墨的整体形貌，采用层磨法，对试样进行逐层观察，结界约在黑斑中部找到了一个星状石墨核心，再将此试样进行深腐蚀作扫描电镜观察，则黑斑中石墨的整体形貌就清楚地显示出来，如图8.E所示。它在二定程度也显示了一个完整黑斑的立体结构，其中心是长大后的石墨核心，珊瑚状石墨从这个核心朝各方向显辐射状生长，奥氏休（已变为铁素体）与石墨相伴而生，最终生长成为近似球形的组织，它具有一般共晶团或共晶晶粒的特征，因此我们认为一个黑斑实质上就是一个共晶球团。黑斑内珊瑚状石恩周围是铁素体，显然它是由奥氏体转变来的，不聚与奥氏体是特综夏复 128

火仁，乙图黑斑深腐蚀扫描电镜照片为护试样为嫂声试样由图可见，放大后，黑斑之间具形状并不相同，有的近似球形，有的呈椭园形或不规则形，分析其原因可能是黑斑在其生长过程中受周围环境或散热条件的影响所造成。此外在黑斑内部有明显的粗大树枝晶，有的树枝晶伸出了黑斑，有的甚至贯穿几个黑斑，在深腐蚀扫描电镜照片巾见图，这种粗大树枝晶更为明显。我们认为这种粗大树枝晶是初生奥氏体枝晶的遗迹，它是在共晶前形成的，但其特征仍然存在。图清楚地显示了黑斑内的石墨及整个黑斑的形貌，试样深腐蚀后，铁素体的表层被溶解，因而把黑斑清晰地暴露出来，图中白色突出物就是石墨，黑的部分是被溶解后的铁素体，将图局部放大，则石墨就如图听显示的形貌。由此可以看出，原来在光学显微照片上黑斑内的那些不连续短小石墨，实际上是相互联结在一起的，其形貌类心珊瑚，因此我们把黑斑内的石墨列为珊瑚状石墨。图仅仅显示了黑斑内部的石墨形貌，而几珊瑚状石墨沿一定的方向生长，为了探索石墨的整体形貌，采用层磨法，对试样进行逐层观察，结果约在黑斑中部找到了一个星状石墨核心，再将此试样进行深腐蚀出来，如图所示。它茬二定程纂电镜观察，则黑斑中石墨的整体形貌就清楚地显示显示了一个完整黑斑的立体结构，其中心是长大后的石墨核心，珊瑚状石墨从这个核心朝各方向呈辐射状生长，奥氏休巳变为铁素休与石墨相伴而生，最终生长成为近似球形的组织，它具有一般共晶团或共晶晶粒的特征，因此我们认为一个黑斑实质上就是一个共晶球团。黑斑内珊瑚状石墨周田是铁素休显然它是由奥氏休转变来的，石黑与奥氏体是错综泛复

的共晶生长，一般认为共晶转变时石盥是领先相，其周围是共品奥氏体，二者依靠结晶前沿中铁和碳的短程扩散而相互促进的成长，当石器在液体中能够不父干扰地辐射生长时，便易于形成球状共晶体，虽然在固态转变时共晶奥氏体还会析出石墨，或通过共析转变而转变为铁素体和石墨的共析体，但这类石墨很易和共晶石墨合为一体，它不可能使共晶组织有很大的改变，因而在常温下仍会呈现出原共晶团组织的特征。共晶团内石墨靠近中心的较细，而边缘的石墨变的较祖大些，这也符合一般共晶组织的特征，其原因是由于共晶结晶过程中有潜热放出，使温度升高，因之共晶组织的分散度而有所降低的缘故。这一现象也与吉川克之所观察的灰口铸铁共晶团形成结构是一致的【！】。通过以上试验结果的分析和讨论，可以初步断定，大断面球铁中的黑斑主要是由珊瑚状石墨和铁素体组成，它导源于石墨和奥氏体共晶团，并保特了原共晶团的组织特征，而不是由什么石墨球的碎块形成的。这就使我们对黑斑结构的认识由表及里地深化了一步，揭示了黑斑结构的本质。此外，有时还观察到，在黑斑内的局部地方有石墨球存在，石墨球内有不少铁素你，如图9所示。这种石骚球不是在黑斑边缘或珠光体区内出现，而是存在于黑斑内部，石黑球被铁素休包围，即石墨球1铁素休是被此分离的，它和正常的球墨存在状态相似（石墨球在空间上是孤立的球状结构)，因此，这种彼此分离的结构很可能也是导源石墨共品的离异。其原因也可能是由于球化元素或其他元素分布的不均性面造成的】，不排除在局部微小区域有较多的球化元素存在，当具备了球图9 黑斑内球状石果 ×320 量的生核和长大条件时，就会有这种离异共品结构的出规。 2.共晶团的石盟核心为了深入认识墨斑内部，特别是其中心部位的结构，我们曾对部分试样进行了反复层磨，并仔细观察，发现越接近黑斑中心，石墨的辐射组织越明显，最后终于发现黑斑内部存在着一个星状的石墨核心，其形态如图10所示。将图10.A中的黑点逐次放大则石墨核心就 ×50 D×125 129

的共晶生一长，一般认为共晶转变时石墨是领先相，其周围是共晶奥氏体，二者依靠结晶前沿中铁和碳的短程扩散而相互促进的成一长，当石墨在液体中能够不受干扰地辐射生长时，便易于形成球状共晶体，虽然在固态转变时共晶奥氏体还会析出石墨，或通过共析转变而转变为铁素体和石墨的共析体，但这类石墨很易和共晶石墨合为一体，它不可能使共晶组织有很大的改变，因而在常温下仍会呈现出原共晶团组织的特征。共晶团内石墨靠近中心的较细，而边缘的石墨变的较祖大些，这也符合一般共晶组织的特征，其原因是由于共晶结晶过程中有潜热放出，使温度升高，因之共晶组织的分散度而有所降低的缘故。这一现象也与吉川克之所观察的灰口铸铁共晶团形成结构是一致的【 ‘ 。通过以上试验结果的分析和讨论，可以初步断定，大断面球铁中的黑斑主要是由珊瑚状石墨和铁素体组成，它导源于石墨和奥氏体共品团，并保持了原共晶团的组织特征，而不是由什么石墨球的碎块形成的。这就使我们对黑斑结构的认识由表及里地深化了一步，揭示了黑斑结构的本质。此外，有时还观察到，在黑斑内的局部地方有石墨球存在，石墨球内有不少铁素体，如图所示。这种石墨球不是在黑斑边缘或珠光体区内出现，而是存在于黑斑内部，石黑球被铁素体包围，即石墨球和铁素体是彼此分离的， ‘臼和正常的球墨存在状态相似石墨球在空间上是孤立的球状结构，因此，这种彼此分离的结构很可能也是导源于石墨共品的离异。其原因也可能是由于球化元素或其他元素分布的不均匀性而造成的 “ ，不排除在局部微小区域有较多的求化元素存在，当具备了球图黑斑内球状石墨火墨的生核和长大条件时，就会有这种离异共晶结构的出现。共晶团的石皿核心为了深入认识墨斑内部，特别是其中心部位的结构，我们曾对部分式样进行了反复层磨，、并仔细观察，发现越接近黑斑中心，石墨的辐射组织越明显，最后终于发现黑斑内部存在着一个星状的石墨核心，其形态如图所示。将图中的黑点逐次放大则石墨核心就人

C×200 D×800 图10共晶团石墨核心显微组织 A.B-硝酸酒清浸蚀，C.D-未浸蚀更为明显，如图10.B.C.D所示。在一般光学显微镜下石墨核心与周围的石墨是不连续的，但从图10己非常明显地看出石墨朝四周辐射生长的特征。将观察到石墨核心的试样再进行深腐蚀，在扫描电镜下观察，则黑斑内的石墨核心和珊瑚状石璺相互联结的整体结构就显示地非常清晰，其形貌和结构见图11。图11表明，珊瑚状石墨和石墨核心是彼此相互联结的，至于不联结的部分，很可能是在层磨时被磨掉了。但石墨的珊瑚状结构特征，花朶似的辐射状形貌，以及和共晶奥氏体（现为铁素体己被腐蚀掉）相互伴生的形态还清晰可见。附带说明，关于黑斑中石墨核心产生的原因，有一种较为流行的观点，认为是石墨球被铁水热流冲蚀成碎块，这些石愚球的碎块被冲入初生树枝晶间成为石墨的核心【！，而成长为孀虫状石墨。根据本试验和观察的结果，无论从石墨的形貌或结构，或从石墨的分布方面来看，上述说法难以令人信服，因此我们认为球愿碎块成为黑斑的石墨结晶核心之说是缺乏依据的。关于黑斑的形成机理问题留待进一步的试验结果后，再另文详细讨论。图11石墨核心及共晶团形貌×480 四、结论 1.通过模拟试验，创造了一个使小试样在被加热的介质中缓慢冷却条件，使大断面球铁铸件中存在的黑斑也能在小试样中出现，它为研究大断面球铁提供了一种试验方法。 2.试脸与观察表明，大断面球铁铸件中的墨斑实质上是由共晶球团组成的，一个黑斑基本上就是一个粗大的共晶球团，球团中的石墨是相互联结成一体的，它属于珊瑚状石墨，并非是孤立的石墨碎块。这种珊瑚状石墨在高温时是与奥氏体同时由液体中以共晶的方式结晶出 130

黝港麟舞灌熬貌嗽馥鬓黔曝羹巍彝蘸夔稼蒙蒸曝夔曝名蹦翻暇稚瞬亲姨感粗麟蒙熟鬓戮黝羹缪戳蘸纂蒙蘸鬓田「朗姗，汾洲多晓心瓤瓤翼蘸鬓羹瓢曝摺麟彝然墓曝】蘸龟夔缪鑫夔翼馨嘿嘿耀缨图共晶团石墨核心显微组织一硝酸酒精浸蚀，一未浸蚀更为明显，如图所示。在一般光学显微镜下石墨核心与周围的石墨是不连续的，但从图己非常明显地看出石墨朝四周辐射生长的特征。将观察到石墨核心的试样再进行深腐蚀，在扫描电镜下观察，则黑斑内的石墨核心和珊瑚状石墨相互联结的整体结构就显示地非常清晰，其形貌和结构见图。图表明，珊瑚状石墨和石墨核心是彼此相互联结的，至于不联结的部分，很可能是在层磨时被磨掉了。但石墨的珊瑚状结构特征，花朵似的辐射状形貌，以及和共晶奥氏体现为铁素体己被腐蚀掉相互伴生的形态还清晰可见。附带说明，关于黑斑中石墨核心产生的原因，有一种较为流行的观点，认为是石墨球被铁水热流冲蚀成碎块，这些石墨球的碎块被冲入初生树枝晶间成为石墨的核心 ‘ ，而成长为姗虫状石墨。根据本试验和观察的结果，无论从石墨的形貌或结构，或从石墨的分布方而来看，上述说法难以令人信服，因此我们认为球墨碎块成为黑斑的石墨结晶核心之说是缺乏依据的。关于黑斑的形成机理问题留待进一步的试验结果后，再另文详细讨论。图石墨核心及共晶团形貌四、结论通过模拟试验，创造了一个使小试样在被加热的介质中缓慢冷却条件，使大断面球铁铸件中存在的黑斑也能在小试样中出现，它为研究大断面球铁提供了一种试验方法。试验与观察表明，大断面球铁铸件中的墨斑实质上是由共晶球团组成的，一个黑斑基本上就是一个粗大的共晶球团，球团中的石墨是相互联结成一体的，它属于珊瑚状石墨，并非是孤立的石墨碎块。这种珊瑚状石墨在高温时是与奥氏体同时由液体中以共晶的方式结晶出

来的，并形成球团状共晶组织，这种组织虽经固态转变（奥氏体转变为铁素体），但其基本特征仍然保持不变。 3.黑斑中心大多存在着一个星状的石墨核心，珊瑚状石墨由这个核心朝各方向辐射生长，同时又促使奥氏体随之相伴而生长，最后生长成为近似于球形的黑斑。 4.黑斑内部的基体组织为铁素体，而其周围的基体组织为珠光体（其上分布着球状或不规则状石墨)，前者石墨量多而分散，后者石墨量少而集中，二者相互衬托，这正是黑斑在断口上呈黑色或灰色的基本原因。本试验曾得到北京重型机器厂铸铁车间、金相室及本院铸工、金相、金物实验室一些同 ,志的大力帮助，在此深表感谢。参考文献〔1)H.Mayer《Internationa1 cast Metals J》,1976,Vo11,m4,P21~27 〔2)《铸锻造》，1977，第10号，第30卷，P24. 〔3)“大断面球铁断口中的大黑点”《铸工》，1978,1 〔4)“大断面球铁铸件中蠕虫状石墨的产生与防止”《球墨铸铁球化和孕育机理》译文集，1978，P24. (5)S.1.Karsay Trans.of AlS>,1970,Vol 78,P85~92. 〔6)W.Thury《AFS Cast Metals Research J》1974,Vo110,3.P134l37. 〔7)E.R.Evans《Trans.of AFS》1976,Vo184,P215. (8)P.strizik Jnternatio nal Cast Metals J)1976,Vol 1,N03,P23~30. 〔9)“不同石墨形状的生长结构”《球墨铸铁球化和孕育机理》译文集，1978.P104. 〔10)《The Metallurgy of Cast Iron》,1975,P209. 〔11)S.I.Karsay《Trans.of AFS》,1961,Vo169,P725~730. 〔12)“大断面球墨铸铁的石墨变态问题”，《球铁》1979，Q3. 〔13)《铸物》1979，Vo151,1.P11. 转子流量计流量方程式的讨论自动化仪表教研室都天佑一、问题的提出转子流量计（图1）主要由一向上扩大的锥形管和其在中随流量大小而上下移动的浮子所组成，因而一定大小的流量对应浮子的一定位移，故浮子移动的高度值就可以作为流量的尺度。依据流体动力学原理可以推导出流量方程式为： Q。=aFy2gYiY-Y2m/h (1) 131

来的，并形成球团状共晶组织，这种组织虽经固态转变奥氏体转变为铁素体，但其基本特征仍然保持不变。黑斑中心大多存在着一个星状的石墨核心，珊瑚状石墨由这个核心朝各方向辐射生长，同时又促使奥氏体随之相伴而生长，最后生长成为近似于球形的黑斑。黑斑内部的基体组织为铁素体，而其周围的基体组织为珠光体其上分布着球状或不规则伏石墨，前者石墨量多而分散，后者石墨量少而集中，二者相互衬托，这正是黑斑在断口上呈黑色或灰色的基本原因。本试验曾得到北京重型机器厂铸铁车间、金相室及木院铸工、金相、金物实验室一些同志的大力帮助，在此深表感谢。参考文献〔〕《》，，，地，〔〕《铸锻造》，，第号，第卷，〔 “ 大断面球铁断口中的大黑点 ” 《铸工》，，恤〔〕 “ 大断面球铁铸件中蠕虫状石墨的产生与防止” 《球墨铸铁球化和孕育机理》译文集，，〔〕了，，，〔〕《。》，，地〔〕》，吐，〔〕》，，恤笋，〔 “ 不同石墨形状的生长结构 ” 《球墨铸铁球化和孕育机理》译文集，〔〕《》，，〔〕《》，，，〔 “ 大断面球墨铸铁的石墨变态问题 ” ，《球铁》，地〕《铸物，，取转子流量计流量方程式的讨论自动化仪表教研室郝天佑一、问题的提出转子流量计图主要由一向上扩大的锥形管和其在中随流量大小而上下移动的浮子所组成，因而一定大小的流量对应浮子的一定位移，故浮子移动的高度值就可以作为流皿的穴度飞 ‘ 依据流体动力学原理可以推导出流量方程式为。 · 杯多必叙二一攀