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機(jī)床鑄件熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析
機(jī)床鑄件熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的分析：
機(jī)床鑄件從熱力學(xué)觀點(diǎn)看，奧氏體加滲碳體二相系的自由能要比奧氏體加石墨二相系的自由能高。在一定的條件下，高溫時(shí)的滲碳體能自動(dòng)地分解為奧氏體加石墨，故一定成分的機(jī)床鑄件中鑄鐵以?shī)W氏體加石墨的狀態(tài)存在時(shí)具有較低的能量，是處于穩(wěn)定平衡的狀態(tài)；而奧氏體加滲碳體的組級(jí)，雖然亦是在某種條件下形成，在轉(zhuǎn)變過(guò)程中也是平衡的，但不是最穩(wěn)定的。
機(jī)床鑄件中鑄鐵是以鐵元素為基的含有碳、硅、錳、磷、硫等元素的多元鐵合金。為了改善機(jī)床鑄件中鑄鐵的某些性能，還經(jīng)常有目的地向鑄鐵中加入其他合金元素。其中對(duì)機(jī)床鑄件中鑄鐵的金相組織起決定作用的主要是鐵、碳和硅，所以除根據(jù)鐵一碳相圖來(lái)分析機(jī)床鑄件中鑄鐵的金相組織外，還必須研究鐵一碳一硅三元合金的相圖。
由于鑄鐵中的碳能以石墨或滲碳體( Fe3 C)兩種獨(dú)立相的形式存在，因而鐵、碳合金系統(tǒng)存在著Fe-C（石墨）、Fe- Fe3C雙重相圖。在實(shí)際生產(chǎn)中，石墨和滲碳體往往會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)鑄件上，因而必須研究鐵一碳合金的雙重相圖，以及機(jī)床鑄件中鑄鐵各種組織的形成。
從結(jié)晶動(dòng)力學(xué)（晶核的形成與長(zhǎng)大過(guò)程）的觀點(diǎn)看，對(duì)含C 4.3%的共晶成分液體，在液體中形成含C 6.67%的滲碳體晶核要比形成含C 100%的石墨晶核容易，而且滲碳體是間隙型的金屬間化合物，并不要求鐵原子從晶核中擴(kuò)散出去。因此在某種條件下，奧氏體加石墨共晶轉(zhuǎn)變的進(jìn)行不如奧氏體加滲碳體共晶轉(zhuǎn)變那樣順利。至于共析轉(zhuǎn)變，也可以從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)兩個(gè)方面分析而得到與上面相似的結(jié)論。
由此可見(jiàn)，從熱力學(xué)觀點(diǎn)上看，F(xiàn)e-Fe3C相圖只是介穩(wěn)定的，F(xiàn)e-C（石墨）相圖才是穩(wěn)定的。從動(dòng)力學(xué)觀點(diǎn)看，在一定條件下，按Fe-Fe3C相圖轉(zhuǎn)變亦是可能的。因此就出現(xiàn)了機(jī)床鑄件中鑄鐵在結(jié)晶過(guò)程中的鐵碳相圖兩重性。
