
【机】 eutectic pig iron
【机】 eutectic
【化】 ingot iron; mill iron; pig iron
共晶生铁(Eutectic Pig Iron)是冶金学中的专业术语,指具有共晶成分的生铁,即在凝固过程中直接发生共晶反应、形成特定微观组织的生铁类型。以下是详细解释:
共晶含义
“共晶”(Eutectic)指合金在特定成分下凝固时,两种或多种相同时从液态中析出,形成均匀混合的微观组织。共晶生铁的碳含量约为4.3%(质量分数),此时液相线温度最低(约1148°C),凝固时液态铁直接转变为奥氏体(γ-Fe)和石墨(或渗碳体)的共晶混合物。
生铁特性
生铁是高碳铁合金(碳含量>2%),而共晶生铁因其成分恰好处于共晶点,具有:
成分 | 典型值 | 作用与影响 |
---|---|---|
碳(C) | ≈4.3% | 达到共晶点,决定共晶反应发生 |
硅(Si) | 1-3% | 促进石墨化,影响共晶组织类型 |
锰(Mn) | 0.5-1.5% | 稳定渗碳体,抑制石墨化 |
磷(P) | <0.3% | 降低熔点,增加脆性 |
硫(S) | <0.1% | 阻碍石墨化,需用锰中和 |
相变过程:
液态共晶生铁冷却至1148°C时,发生共晶反应:
$$
Liquid rightarrow gamma-Fe + Fe_3C quad (text{白口铁})
$$
或(若硅含量高):
$$
Liquid rightarrow gamma-Fe + Graphite quad (text{灰口铁})
$$
铸造优势
共晶生铁流动性极佳,收缩率低,适合生产形状复杂的铸件,如发动机缸体、机床底座等。
组织调控基础
通过调整硅含量或冷却速度,可控制共晶反应产物为石墨(韧性好)或渗碳体(硬度高),满足不同性能需求。
炼钢原料
部分共晶生铁用作炼钢原料,需经脱碳处理以降低碳含量。
《金属学原理》(Principles of Metallurgy)
定义共晶生铁为“碳饱和铁合金在共晶成分(C≈4.3 wt%)下的凝固产物,典型组织为奥氏体与碳化物的共晶混合物”。
(来源:经典冶金学教材)
ASTM A48 标准
灰铸铁分类中提及共晶成分(CE≈4.3%)是区分亚共晶/过共晶铸铁的基准。
(来源:美国材料与试验协会标准)
《英汉冶金工业词典》
“Eutectic Pig Iron”词条明确其汉译为“共晶生铁”,并标注成分范围为C 4.2-4.4%。
(来源:行业权威词典)
“共晶生铁”是冶金学中的一个专业术语,需要结合金属学中的“共晶反应”和“生铁”的特性来解释:
1. 生铁的基本定义 生铁是含碳量大于2%的铁碳合金,由铁矿石经高炉冶炼得到,通常还含有硅、锰、硫、磷等元素。其特点是硬度高、脆性大,主要用于炼钢原料或铸造。
2. 共晶反应原理 共晶反应指在特定温度下,液态合金同时结晶出两种或多种固相的反应。在铁碳合金相图中,共晶点对应碳含量4.3%(质量分数),此时液态合金在1148℃会同时析出奥氏体(γ-Fe)和渗碳体(Fe₃C),形成共晶组织(莱氏体)。
3. 共晶生铁的特性 当生铁的碳含量达到共晶成分(约4.3%)时,称为共晶生铁。其冷却过程中会经历共晶反应,微观结构呈现典型的层片状交替排列的奥氏体与渗碳体,这种组织具有:
4. 工业应用 主要应用于铸造领域,尤其适合制造形状复杂的薄壁铸件。但需注意:
注意:实际工业生产中生铁碳含量通常在3.0-4.5%范围波动,严格达到4.3%的情况较少。具体性能还受硅含量影响(硅会改变共晶点的实际碳含量)。
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