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2-27-2009攝.  值得收藏的相片.  FC~18

普通鑄鉄指未另外添加合金者.

鑄鐵與鋼金相組織上的差異是鑄鐵比鋼多了(5~10%)"石墨". 石墨硬度極低, 所以一平均會把基地的硬度拉下來. 至於會拉下多少 則視石墨%而定--與 CE%成正相關. 石墨越多, 拉下越多. 鑄鐵淬火後如果測得 HRC 55, 其基地(麻田散鐵, 用Hv測 真正硬度可能是 HRC58~62).   鑄鐵耐磨耗性優於鋼, 因為石墨是一種固體潤滑劑, 石墨坑又可蓄積油膜, 不會有乾磨擦現象出現. 有乾磨擦現象出現時, 會產生"粘著"問題. 這是鋼與鋼磨擦常遇見的問題.

Beautiful micrographs of pearlite in FC 300  波來鐵要稍粗大 照相才會漂亮. 但粗大則強度相對上較低. 1000X
 

* 請看最後面MAZAK公司的驗收標準

* 各種灰鑄鐵(FC ~)材質 的目標成份  * 僅供參考,  不是規範.

灰鑄鐵的樹枝狀結晶 產生D-型石墨 因呈現方向性, 且石墨太微細, 周圍不易有波來鉄組織, 故會降低強度與耐磨性. 一般而言, 這是個不受歡迎的金相組織. 受歡迎(desirable)的金相組織是A-型石墨. D-型石墨 通常需極大的冷速 才會產生, 例如鑄件表面 與先鋒鉄水. 肉很厚的鑄件可不必耽心. 100X
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這是噴砂機鉄珠的金相照片. 白色長條狀的碳化鉄為初晶部份. 其餘部份為共晶(=碳化鉄+铁). Micrographes taken from cast iron shots .

白色: 共晶部份: 粒滴斑鉄    暗色:初晶部份, 常溫下為 波來鉄.  White area: eutectic portion, called Ledeburite, a mixture of carbide + iron. Dark area: pro-eutectic portion, called dendrites of iron. At high temp, this iron is Austenite. At room temp, this iron is Pearlite which is a mixture of very fine carbide + Ferrite.

較亮的網目線為最後凝固處, 雜質元素 磷(P)積聚在此, 故史帝田鐵出現在"胞界". 接種的目的在增加共晶胞數目, 共晶胞數目多, 胞界總長度就長, 合金/雜質元素被胞界平均分攤後, 就變得很低, 產生白口的機率就大幅降低. 另外, 胞內的石墨片(=微裂縫)也較細小, 抗拉強度因而較高.

A1= 波來鐵 生成溫度  alpha=(BCC, 肥粒)鐵 Ferrite:  Gamma=(FCC, 沃斯田)鐵 Austenite:  Gf= flake Graphite 片狀石墨              Fe3C=iron carbide 碳化鐵(化學名chemical);  雪明碳鐵Cementite(metallurgical冶金名)  A1= pearlite reaction temp.

        這是冶金熱力學有名的"Ellinghem Diagram"  縱座標為氧化反應所需能量, 橫座標為反應所處溫度. 電爐熔解鑄鐵時, 爐內有 鐵 矽 碳, 空氣中的氧要與誰反應, 可從此圖中解釋: 圖中大部份元素之氧化反應, 溫度越高所需能量越大. 只有 2C + O2 = 2CO 直線是往右下傾斜.  與 Si+O2 = SiO2  在一起討論時, 兩條直線大約相交於1480 C, 這代表在此溫度以下是Si與 O2 結合成SiO2, 所以爐面上有一層SiO2薄膜. 此溫度以上  O2棄Si而與C結合成CO, 爐面上SiO2薄膜消失而亮起來. SiO2爐壁材料的O2也被鐵水中的碳搶過去形成CO, 然後燃燒成CO2.  這是爐壁與鐵水界面會吐火舌的原因, 也是爐壁材料會耗損的原因.

吳老師與鐵水接近時間實在不多, 十六年來, 卻也被噴濺的鐵水, "打破"*兩次眼鏡, 幸好是戴著眼鏡, 否則現在可能是獨眼. * 一小粒高溫鐵水濺到眼鏡片, 高溫使鏡片剝落一小塊, 並非擊破.

下:片狀石墨的2D影像; 3D 影像在最後面---試片先以強酸蝕去鐵基地 然後以電子顯微鏡拍攝.