共晶碳化物

这种类型的反应是一个不变的反应，因为它处于热平衡状态，另一种定义这个的方式是吉布斯自由能等于零。有意义的是，这意味着液体和两种固溶体同时共存并处于化学平衡状态。在系统温度没有变化的阶段期间也有一个热停止。由共晶反应产生的固体宏观结构取决于几个因素。最重要的因素是两种固溶体如何成核和生长。最常见的结构是层状结构，但其他可能的结构包括棒状，球状和针状。

所谓共晶碳化物不均匀度，是指莱氏体钢在铸造钢锭时所生成的网状共晶碳化物，通过压力加工使其网变形和破碎的程度，以及堆积在网上的碳化物其分散性得到改善的程度，莱氏体钢进行淬火处理时，溶于基体的碳化物不是粗大或较粗大的共晶碳化物，而是在临界温度析出的细小的二次碳化物或者共析碳化物，这些碳化物不属于考核对象，因为它们多分布于基体上，而不是在共晶碳化物的网上或者条带中，它们对共晶碳化物的不均匀度不作贡献，这就是说，检验样品经淬回火处理没有改变共晶碳化物的分布状况，即没有改变共晶碳化物的不均匀度，因此退火状态同淬回火状态下的共晶碳化物的不均匀度在理论上应该是一致的，但是，我们应该注意，试样经过淬回火处理后，检验样品原有表面(退火态下的受检面)有轻度氧化，因此，淬回火的样品在固定检测区中的检验面不完全是退火态下的同一表面，故两种热处理状态下同一样品的检验视场不完全是同一视场，导致两种状态不同一样品的碳化物分布状态不完全相同，但由于是轻度氧化两种热处理状态下的检验面为相邻的两层表面，碳化物的分布状况不会有大的变化，加之共晶碳化物的显露没有受到热处理状态的影响，所以，两种热处理状态下碳化物的分在由的不均匀性基本相当，共晶碳化物的不均匀度没有改变，用同一样品、同一评级图片对两种状态下的碳化物不均匀度评级、检验结果应该相同。

.采用5%HNO₃-H₂O溶液作浸蚀，可以清晰显示具有莱氏体组织成分的钢种的共晶碳化物不均匀度。在退火状态下直接检验共晶碳化物不均匀度具有在淬回火状态下检验相同、一致的结果，这种检验方法，工艺简单、节约高效、检验结果准确可靠，可以在生产检验中推行。

在检验莱氏体钢共晶碳化物不均匀度时，不经过淬回火处理，在退火状态下可对其直接加以浸蚀进行检验，通过机理分析与实验证明此方法切实可行。各种形态的莱氏体共晶碳化物，这样的共晶碳化物在钢中的分布是极不均匀的，经过锻轧等压力加工后，莱氏体组织受到一定程度的破坏，致使共晶碳化物呈明显堆集的带状或鱼骨状，这不均匀分布对莱氏体钢的工艺性能和使用性能有极大的影响，因此用以表示钢中碳化物不均匀度“共晶碳化物不均匀度”一直是考核莱氏体钢的冶金质量的重要指标，是必检项目之一。

然而，莱氏体钢共晶碳化物不均度的金相检验通常是在淬回火状态下进行，这样就要消耗大量的电力和时间，而且试样脱C，氧化比较严重，制备试样也比较困难，费时、费力、费物，为此，从检验莱氏体钢共晶碳化物不均匀度的基本原理出发，通过实验研究，寻找新的浸蚀剂，成功发现直接在交货状态-退火态下检验莱氏体钢共晶碳化物不均匀度的方法。

金相试剂的选择，多相合金金相试样的浸蚀是一个电化学腐蚀过程，由于各相电化学行为的差异而产生的选择性腐蚀是清晰显示各相显微组织的前提。众所周知，稳定性高的试样需要采用浸蚀能力强即电化学电位高的浸蚀剂才能显示出组织，而稳定性低的试样则需选用电位低的浸蚀剂，一般而言，莱氏体钢的稳定性较高，其在常用浸蚀剂2～4%HNO₃-C₂H₅OH溶液中具有比一般中低合金更高的稳定性，为了提高共晶碳化物的衬度，可用的办法是使基体变黑，将试样淬回火处理，隐蔽细小碳化物，其目的即在于此。如果没法使基体中细小碳化物(二次碳化物和共析碳化物)隐蔽，则同样可达到清晰显示共晶碳化物的目的。

浸蚀剂的浸蚀能力是用热力学函数-电化学电位来进行描述的，浸蚀剂由电解质、溶液、结合剂和添加剂所组成，它们都会影响浸蚀剂中，HCl、H₃PO₄、H₂SO₄溶液的电位随浓度的变化很小，只有HNO₃溶液的电位随浓度的增加而明显上升；而且，酸性浸蚀剂的电位与溶剂介电常数关系很密切，特别是HNO₃，以水作溶剂时介电常数约80，电位可达700mv，而以C2H5OH作溶剂时，介电常数约40，电位只有500mv左右，可见，水溶液的浸蚀能力最强。为此，我们将常用的HNO₃-C₂H₅OH溶液改成HNO₃-H₂O溶液，浸蚀效果十分令人满意，对于Cr₁₂Mo1V1在5%HNO₃-H₂O溶液中浸蚀，轻腐蚀时基体碳化物只显示而未被腐蚀脱落，以致共晶碳化物衬度差、不明显、难以正确评级；经适度的深腐蚀脱落，在100×下基体发黑，共晶碳化物真实清晰显露出来，利于正确评级。

稳定系和介稳定系亚共晶铸铁的凝固过程可用图2表示。凝固初期初生奥氏体都首先从熔体中析出，温度降到共晶温度以下时，稳定系共晶体为石墨/奥氏体介稳定系共晶体为碳化物/奥氏体，至共晶温度以下前者转变为石墨 珠光体(或铁素体)，后者转变为莱氏体 珠光体。

奥氏体是亚共晶铸铁的初生相，普通灰口铸铁的奥氏体只在共析转变温度以上存在，室温下看到的铁素体和珠光体都是奥氏体的固态相变产物。

当亚共晶铁水冷却到液相线以下时即变成过饱和溶液，奥氏体开始从熔体中析出，随着温度下降，和奥氏体平衡的铁水含碳量沿液相线变化，碳浓度随温度下降而上升，与此同时已结晶的奥氏体含碳量沿固相线变化，随温度下降也上升，至共晶平衡温度时，奥氏体最大溶解度为2.11%的碳，铁水含碳量为4.26%。在凝固过程申L/γ界面上不断发生铁、碳原子的迁移，碳原子从奥氏体一侧向熔体方向扩散，铁原子则从熔体一侧向奥氏体方向扩散，铁、碳原子作相反方向的扩散运动。熔体中的其它元素也在凝固过程中发生扩散运动，例如Si、Ni、Al、Cu、Co等元素倾向于向奥氏体枝干上富集，称为反偏析元素，而C、Mn、Cr、W、Mo、V、P则倾向于在奥氏体的结晶前沿和共晶团的边界上富集，称为正偏析元素。杂质元素的这种偏析导致成分过冷是奥氏体发生分枝(见图1所示)的主要原因。在初生奥氏体生长过程中Bi、Pb、Sn等微量元素的显微偏析格外引入注目，它们在凝固后期剩余约10%的熔体中的浓度甚至比平均值高几倍。起初奥氏体枝晶间偏析为共晶体生长创造有利条件，但在凝固后期微量元素的偏析可能足以改变石墨形态或导致形成晶间碳化物。