Silicon microsegregation and first stage graphitization in white cast irons

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REPORT


T H E s o l i d s t a t e d e c o m p o s i t i o n o f the c e m e n t i t e p h a s e o f the a u s t e n i t e - c e m e n t i t e e u t e c t i c i n w h i t e c a s t i r o n s o c c u r s by a p r o c e s s of n u c l e a t i o n a n d g r o w t h , the g r a p h i t e n o d u l e s n u c l e a t i n g a t the a u s t e n i t e - c e m e n t i t e i n t e r f a c e s . A c t i v a t i o n e n e r g i e s f o r the w h o l e r e a c t i o n h a v e b e e n m e a s u r e d but the v a l u e s r e f l e c t the c o m p l e x i n t e r r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n a n u m b e r of i n t e r d e p e n d e n t p r o c e s s e s a n d a r e t h u s d i f f i c u l t t o i n t e r p r e t . T h e r a t e of f i r s t s t a g e g r a p h i t i z a t i o n i s l a r g e l y d e t e r m i n e d by the n u c l e a t i o n r a t e of g r a p h i t e , a n d the e f f e c t s of t e m p e r a t u r e , c o m p o s i t i o n , a n d t h e r m a l h i s t o r y a p p e a r t o be l a r g e l y a s s o c i a t e d w i t h c h a n g e s i n the r a t e of n u c l e a t i o n . T h e d a t a h a v e b e e n r e v i e w e d by B u r k e a n d S w i n d e l l s .1 F u r t h e r p r o g r e s s r e q u i r e s m o r e detailed i n f o r m a t i o n a b o u t the d i s t r i b u t i o n of the i m p o r t a n t e l e m e n t s b e f o r e a n d d u r i n g f i r s t s t a g e g r a p h i t i z a t i o n to e n a b l e the v a r i o u s m o d e l s t o be m a d e m o r e q u a n t i t a t i v e . T h e c o n c e n t r a t i o n s of s e v e r a l i m p o r t a n t a l l o y i n g e l e m e n t s i n the a u s t e n i t e a n d c e m e n t i t e p h a s e s o f w h i t e c a s t i r o n s w e r e m e a s u r e d by S a n d o z 2 but the d i s t r i b u tion of s i l i c o n w a s not s t u d i e d . M a l i n o c h k a , M a s l e n k o v , a n d E g o s h i n a s m e a s u r e d the s i l i c o n s e g r e g a t i o n i n a few white i r o n s u s i n g electron p r o b e microanalysis. T h e y r e p o r t e d the e x i s t e n c e of a h i g h c o n c e n t r a t i o n of s i l i c o n a t the i n t e r f a c e b e t w e e n the p r i m a r y p h a s e a n d the e u t e c t i c i n h y p o e u t e c t i c a l l o y s , but n o s i l i c o n w a s d e t e c t e d i n the e u t e c t i c c e m e n t i t e . T h e c o n c e n t r a t i o n of s i l i c o n i n the e u t e c t i c c e m e n t i t e h a s b e e n t h e s u b j e c t of c o n t r o v e r s y f o r s o m e t i m e . E x p l a n a t i o n s of the c o n s i d e r a b l e e f f e c t of s i l i c o n i n p r o m o t i n g g r a p h i t i z a t i o n h a v e b e e n b a s e d on the a s s u m p t i o n that s i l i c o n i n the c e m e n t i t e r e d u c e d i t s s t a b i l i t y . S e v e r a l w o r k e r s h a v e e x t r a c t e d the c e m e n t i t e by e l e c t r o l y t i c o r c h e m i c a l m e t h o d s t o s h o w t h a t the e x t r a c t did c o n t a i n s i l i c o n . O t h e r i n v e s t i g a t i o n s h a v e a t t e m p t e d the m e a