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鎳與鐵液態(tài)無限互溶。固態(tài)下鎳也能溶解于阿爾法相和嘎瑪相中。鎳與碳一般不形成碳化物。下圖(2—9)民經(jīng)顯示了鎳質(zhì)量對穩(wěn)定系和亞穩(wěn)定系鑄鐵合金共晶轉(zhuǎn)變溫度的影響。說明它能促進穩(wěn)定共晶轉(zhuǎn)變,降低鑄件產(chǎn)生白口傾向。鎳屬于石墨化元素。固態(tài)下,鎳擴大奧氏體相區(qū)。這種變化很大程度上是奧氏體穩(wěn)定化結(jié)果。穩(wěn)定相在相變時總是會減緩相變進程、使相變過冷度加、鑄件組織和性能發(fā)生變化。
在凝固過程中,鎳呈負(fù)偏析,大部分溶于奧氏體晶粒內(nèi)。鎳原子強化固溶體結(jié)構(gòu),使奧氏體組織趨于穩(wěn)定,提高共析過冷度,非常有效地促進珠光體生成。球墨鑄鐵中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5%時,質(zhì)量分?jǐn)?shù)每提1%,共析轉(zhuǎn)變溫度約下降30攝氏度,共析組織中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約減少0.05%。奧氏體轉(zhuǎn)變溫度下降和共析含碳量減少都直接導(dǎo)致共析組織層片間距離減少和力學(xué)性能提高。圖2—9顯示鎳對鐵水含碳=3%、硅=2.3%、錳=0.2%、鎳=4%--8%、鉬=0.2%、鎂=0.05%等溫淬火球墨鑄鐵鑄態(tài)基體組織、拉伸強度和伸長率的影響(試棒直徑25mm)。共析轉(zhuǎn)變過冷度隨加鎳量增加而增大。提高過冷度為穩(wěn)定奧氏體創(chuàng)造了條件。奧氏體的穩(wěn)定性與鑄件壁厚(冷速)及其他元素(硅、錳)含量有關(guān)。當(dāng)球墨鑄鐵含鎳量達(dá)14%左右,嘎瑪相已經(jīng)非常穩(wěn)定,嘎瑪相轉(zhuǎn)變?yōu)榘柗ㄏ嗟臏囟纫呀?jīng)降低到室溫以下,即便較緩慢地冷卻,基體也能保留全部奧氏體組織,成為具有奧氏體基體的球墨鑄鐵件。這種類型的球墨鑄鐵耐腐蝕、耐高溫性能十分優(yōu)越,采用這種合金球墨鑄鐵能夠制成優(yōu)良的耐熱件和耐蝕件。
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