The mechanism of spheroidal graphite formation during primary crystallization of cast iron
Механизм образования шаровидного графита во время первичной кристализации чугуна
Механизъм на образуването на сфероидален графит по време на първичната кристализация на чугуна

CHEN SY-SEN
YI SUN-SHENG
WANG ZU-LUN
CHEN SY-CHEN
JIA SHUN-LIAN

The structure of spheroidal graphite was investigated by using SEM DX-3A which is made in China. The morphology of the centre zone of spheroidal graphite was investigated by using ion-spattering and deep-etching with ion-beam bombing methods. On the basis of the experimental results the authors proposed the models of the structure of spheroidal graphite.

Graphite crystals were grown in the melts of Fe-C, Fe-C-S and Fe-C-S-Ce alloys, with pyrolytic graphite as the seed. The micro structure of the layers between the epitaxially grown plane and the (0001) and (1010) crystal planes was studied. The addition of Ce has the effect of desulphidation and deoxidation. It has also been found that after addition of Ce rapid splitting and spiral growth of crystals based on the (0001) plane occur, forming a bunch of crystals tilted at a small angle with one another.

Following results were obtained in present work by using thermal and structural methods: graphite spheroids are formed directly from liquid phase, and grow independently in complete spheres when nodularization is optimum; when there is insufficiency in nodularization the graphite spheres (being on the stage of free growth) become distorted.

The authors also discovered that in hypoeutectic iron which is in non-equilibrium state, the graphite spheres are formed from the hypereutectic liquid phase. The non-equilibrium state was caused by nodularization and inoculation.

On the basis of the analysis of the experimental results the authors proposed the models of the embryo and the models of the growth of the graphite during primary crystallization of cast iron. Authors expressed their point of view on effect of the spherodising elements and propounded the mechanism of inoculation.


Была исследована структура шаровидного графита при помощи сканирующего электронного микроскопа ДХ-ЗА, изготовленного в Китае. Морфология центральной зони шаровидного графита была исследована при помощи методов йонмого рассеивания и глубокого травления йонно-лучевым бомбардированием. Основываясь на экспериментальных результатах авторы предлагают структурные модели шаровидного графита.

Графитные кристалли были выращени в расплавах Fе-С, Fе-С-S, и Fе-С-S-Се сплавов при использовании пиролитического графита в качестве зародышного образования. Изучена микроструктура слоев между эпитаксиальной плоскостью роста и кристаллографические плоскости (0001) и (1010). Добавление Се приводит к обессерению и обескислению. Установлено также, что после добавления Се наступает быстрое расщемление и спиралевидный рост кристаллов, расположенннх на плоскости (0001), при котором образуется гроздь из кристаллов, наклоненных под малым углом один к другому.

При настоящей работе при помощи термических и структурных методов были получены следующие результаты: шары графита образуются непосредственно из жидкой фази и нарастают независимо в полные сферы когда модифицирование оптимальное; когда нет достаточного модифицирования, графитные сферы, находящиеся в фазе свободного реста, искривляются.

Авторы открыли также, что у подэвтектичного чугуна, который не в равновесном состоянии, графитные сферы образуются из надзвтектичной жидкой фазы. Состояние неравновесия обязано шарообразованию и модифицированию.

Основиваясь на анализе экспериментальных результатов авторы предлагают модели зародышеобразования и модели роста графита во время первичной кристаллизации чугуна. Авторы висказывают свое мнение по вопросу о влиянии шарообразующих элементов и развития механизма модифицирования.