
【機】 eutectic pig iron
【機】 eutectic
【化】 ingot iron; mill iron; pig iron
共晶生鐵(Eutectic Pig Iron)是冶金學中的專業術語,指具有共晶成分的生鐵,即在凝固過程中直接發生共晶反應、形成特定微觀組織的生鐵類型。以下是詳細解釋:
共晶含義
“共晶”(Eutectic)指合金在特定成分下凝固時,兩種或多種相同時從液态中析出,形成均勻混合的微觀組織。共晶生鐵的碳含量約為4.3%(質量分數),此時液相線溫度最低(約1148°C),凝固時液态鐵直接轉變為奧氏體(γ-Fe)和石墨(或滲碳體)的共晶混合物。
生鐵特性
生鐵是高碳鐵合金(碳含量>2%),而共晶生鐵因其成分恰好處于共晶點,具有:
成分 | 典型值 | 作用與影響 |
---|---|---|
碳(C) | ≈4.3% | 達到共晶點,決定共晶反應發生 |
矽(Si) | 1-3% | 促進石墨化,影響共晶組織類型 |
錳(Mn) | 0.5-1.5% | 穩定滲碳體,抑制石墨化 |
磷(P) | <0.3% | 降低熔點,增加脆性 |
硫(S) | <0.1% | 阻礙石墨化,需用錳中和 |
相變過程:
液态共晶生鐵冷卻至1148°C時,發生共晶反應:
$$
Liquid rightarrow gamma-Fe + Fe_3C quad (text{白口鐵})
$$
或(若矽含量高):
$$
Liquid rightarrow gamma-Fe + Graphite quad (text{灰口鐵})
$$
鑄造優勢
共晶生鐵流動性極佳,收縮率低,適合生産形狀複雜的鑄件,如發動機缸體、機床底座等。
組織調控基礎
通過調整矽含量或冷卻速度,可控制共晶反應産物為石墨(韌性好)或滲碳體(硬度高),滿足不同性能需求。
煉鋼原料
部分共晶生鐵用作煉鋼原料,需經脫碳處理以降低碳含量。
《金屬學原理》(Principles of Metallurgy)
定義共晶生鐵為“碳飽和鐵合金在共晶成分(C≈4.3 wt%)下的凝固産物,典型組織為奧氏體與碳化物的共晶混合物”。
(來源:經典冶金學教材)
ASTM A48 标準
灰鑄鐵分類中提及共晶成分(CE≈4.3%)是區分亞共晶/過共晶鑄鐵的基準。
(來源:美國材料與試驗協會标準)
《英漢冶金工業詞典》
“Eutectic Pig Iron”詞條明确其漢譯為“共晶生鐵”,并标注成分範圍為C 4.2-4.4%。
(來源:行業權威詞典)
“共晶生鐵”是冶金學中的一個專業術語,需要結合金屬學中的“共晶反應”和“生鐵”的特性來解釋:
1. 生鐵的基本定義 生鐵是含碳量大于2%的鐵碳合金,由鐵礦石經高爐冶煉得到,通常還含有矽、錳、硫、磷等元素。其特點是硬度高、脆性大,主要用于煉鋼原料或鑄造。
2. 共晶反應原理 共晶反應指在特定溫度下,液态合金同時結晶出兩種或多種固相的反應。在鐵碳合金相圖中,共晶點對應碳含量4.3%(質量分數),此時液态合金在1148℃會同時析出奧氏體(γ-Fe)和滲碳體(Fe₃C),形成共晶組織(萊氏體)。
3. 共晶生鐵的特性 當生鐵的碳含量達到共晶成分(約4.3%)時,稱為共晶生鐵。其冷卻過程中會經曆共晶反應,微觀結構呈現典型的層片狀交替排列的奧氏體與滲碳體,這種組織具有:
4. 工業應用 主要應用于鑄造領域,尤其適合制造形狀複雜的薄壁鑄件。但需注意:
注意:實際工業生産中生鐵碳含量通常在3.0-4.5%範圍波動,嚴格達到4.3%的情況較少。具體性能還受矽含量影響(矽會改變共晶點的實際碳含量)。
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