白口铸铁初生碳化物(M₇C₃)的结晶

当过共晶高铬白口铸铁w(Cr)>10%以后，生成的碳化物由M₃C转变成M₇C₃。有关M₇C₃的形核机制击见文献报道，较多的研究工作是关注其生长过程。M₇C₃有两种生长形态：杆状与板片状。当按六方晶系结晶生长，得到杆状形态；若沿斜方晶系或菱形晶系析出，则易长大成板片状。过共晶高铬白口铸铁的初生碳化物按六方晶系生长的居多，由于六方晶体存在明显的各向异性，使其主要生长方向为[0001]，形成横截面为六方形轮廓的长杆棒状晶体，见图1所示。初生M₇C₃、生长时四周不存在奥氏体的影响。较大过冷也不易生成孪晶，所以不形成分枝，完全以单晶方式沿[0001]方向生长，晶粒尺寸远比共晶碳化物粗大。此特点与初生石墨明显不同，初生石墨仍出现一定的分枝。初生碳化物M₇C₃杆状六方形晶体的每个侧面都十分平滑，向内包围生长。被包住的熔液凝固时形成共晶组织或生成少量缩孔，故经常在六方形单晶体内部观察到有收缩孔穴，这种现象特别容易在粗大的初生M₇C₃碳化物中出现。M₇C₃杆的粗细与冷却速度有密切关系，快速冷却时，初生碳化物长成细杆状，与共晶碳化物常常不易区分；慢冷条件下，形成粗大的杆，初生M₇C₃则与周边的共晶组织存在明显界限，因而容易区别。六方形杆的粗细与铬含量有关，例如含w(Cr)=15%的过共晶白口铸铁的初生M₇C₃比w(Cr)=26%的粗大，其原因可能是M₇C₃含的Fe/Cr质量比不同的缘故。

初生M₇C₃的析出会影响铸铁的凝固形貌，当快速冷却时，孤立断续的杆状M₇C₃。在大范围体积内结晶，构成糊状凝固特征。普通白口铸铁或低铬亚共晶白口铸铁却由外表向中心逐层凝固。

图1  初生碳化物(M₇C₃)形态(横截面)