Struktur von Kugelgraphit-Keimen und der Sphäroidisierungs-Mechanismus von Graphit in Mg-behandeltem duktilem Gusseisen

Exklusiv
GIESSEREI PRAXIS 05-06/2020
Forschung
Feinguss
Fertigungsverfahren

Mittels Transmissionselektronenmikroskop (Transmission-Electron-Microscope – TEM) und Atomsonden-Tomographie (Atom-Probe-Tomography – APT) wurde Kugelgraphit in einem Mg-behandelten duktilen Gusseisen untersucht. Das duktile Gusseisen wurde abgeschreckt, um seine frühen Erstarrungsstrukturen aufrechtzuerhalten. Durch die Verwendung von TEM und APT wurden Nicht-Kohlenstoffatome in dem Graphitgitter gefunden. Die Keime des Kugelgraphits bestanden aus einem Magnesiumoxid-Kern, der von Al-Mg-Silikat und Mg-Ca-Sulfid umgeben war. TEM-Aufnahmen mit atomarer Auflösung zeigten die halb-kohärenten Grenzflächen zwischen dem Graphit und den Keimen. In der Nähe der Keime wurde eine Verformung der Graphit-Basisebenen
beobachtet. Die energiedispersive Röntgenanalyse (Energy-Dispersive-X-ray – EDX) zeigte das Vorhandensein von Nicht-Kohlenstoffatomen in dem Graphitgitter nahe den Keimen. Um die Elementverteilungen in der Nähe der Graphit/Matrix-Grenzfläche in dem duktilen Eisen zu verstehen, wurde APT verwendet, eine Technik mit hoher Empfindlichkeit und hoher räumlicher Auflösung. Der Einschluss großer Nicht-Kohlenstoffatome in das Graphitgitter liefert möglicherweise eine Erklärung für die gekrümmte Bildung der Graphit-Basisebenen.

Structure of Spheroidal Graphite Nuclei and Spheroidizing
Mechanism of Graphite in Mg-treated Ductile Iron

Spheroidal graphite in a Mg-treated ductile iron was studied using a transmission electron microscope (TEM) and an atom probe tomography (APT). The ductile iron was quenched to maintain its early solidification structures. Non-carbon atoms were found in the graphite lattice using TEM and APT. Nuclei of the spheroidal graphite were made of a magnesium oxide core surrounded by Al-Mg silicate and Mg-Ca sulfide. Atomic resolution TEM images revealed the semi-coherent interfaces between the graphite and the nuclei. Distortion of the graphite basal planes were observed near the nuclei. Energy Dispersive X-ray (EDX) analysis revealed the presence of non-carbon atoms in the graphite lattice next to the nuclei. A high sensitivity and high spatial resolution technique, APT, was utilized to understand the element distributions near the graphite/matrix interface in the ductile iron. Entrapment of large non-carbon atoms in the graphite lattice is proposed to account for the curvature formation of graphite basal planes.

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