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    辰达机械球墨铸铁基本知识介绍

    来源:辰达机械 发布时间:2016/10/28 9:47:57

        铸铁是含碳量在2.11%以上的铁碳合金,组成铸铁的元素除铁碳以外,一般还有硅,锰,磷,硫等元素。

    碳大部分以石墨形式存在于铸铁中的铸铁称为球墨铸铁,简称球铁。球铁中除含有铁,碳,硅,锰,硫 以外还必须含有保证石墨呈球状存在的球化元素,如镁,铈,钇,镧等,另外,为适应不同球铁铸件的使用性能要求,有时还要加入铜,锡,钥等合金元素。

    一、球墨铸铁的发展史

    球铁是在不断研究提高灰铁、可锻铁力学性能的过程中被发现、开发而来的。开始着手采用低碳高硅、降硫脱氧、加铈、加镁宗旨是改善铸铁石墨形态,提高其力学性能。到1947-1948年,美国科学家岗尼宾等三人首先明确归纳出了生产球墨铸铁材质铸件的技术专利:在铁水中加镁,随后用硅铁进行孕育处理,在残余镁量=0.04%时可以得到球状石墨铸件。从此,全世界开始了球墨铸铁的工业生产。

    我国是球墨铸铁铸件生产发展较早、发展较快的国家,早在1948年清华大学的王遵明教授就开始了球铁铸件生产技术的研究,1950年在无锡,南京等地用于工业生产,1977年,我国与美国,荷兰几乎同时宣布独立研制开发了等温淬火氏体球铁。

    球墨铸铁件(球墨铸件)的产量和质量控制能力标志着一个国家的工业发展水平,早在1948年,我国清华大学的王遵明教授就开始了对球墨铸铁技术的研究,以至于我国成为球墨铸铁技术发展较早较快的国家之一,泊头市做为全国闻名的铸铁之乡,在多年的球墨铸件生产中总结了一套自己的独特经验和方法。

    二、球墨铸铁的石墨组织及球化剂

    1、 石墨的形成机理

    石墨是碳(C)的一种同素异构体,属六方晶系,石墨的密度为2.25g/cm3,比重比铁经的多,铁的密度为7.68g/cm3,所以铸铁凝固时析出的石墨会使铸铁件体积鼓胀,石墨晶体中的碳原子是层状排列的,在同层原子之间是以共价键结合,其结合力较强,而层与层之间是以极性健结合,其结合力较弱,因此石墨极易分层脱落,强度极低,由于石墨具有这样的结构特点,因此在铁液中长大时应该是沿基面择优生长,最后形成片状。

    2、 球状石墨

    从球墨铸件上截取试块制成金相试样,在100倍光学显微镜下石墨外形接近圆球型,在1500倍下观察,发现石墨内具有多边型轮廓,内部呈现放射状。采用扫描电子显微镜观察石墨的外貌知其表面并不是光滑的,而是带有许多大小不等的泡状物。

    根据专家论断,球状石墨是从液态铸铁中析出的,最终能否长成球状在于受到氧、硫等界面活性元素干扰的大小 ,球化剂的作用主要在于与表面活性元素发生作用,去除去除他们对石墨形成球状生产的干扰作用,并使铁液/石墨界面张力增加。

    三、球墨铸铁的基本组织及性能

    1、 球墨铸铁的基本组织

    球墨铸铁是由金属基体和球状石墨所组成,主要的金属基体有珠光体、珠光体+铁素体、铁素体三种。

    2、 球墨铸铁的性能

    球墨铸铁的力学性能远远大于灰铸铁的力学性能。而不同基体的球墨铸铁的抗拉强度伸长率差异很大,珠光体球墨铸铁的抗拉强度比铁素体球黑铸铁的高50%以上,而铁素体球墨铸铁的伸长率又几乎是珠光体球墨铸铁的3-5倍,铁素体球墨铸铁的拉伸和正火45号钢很相似,有明显的屈服现象,有良好的塑性,而珠光体球墨铸铁则差之。

     

    (1)       铁素体:在显微镜下显示,铁素体为均匀明亮的多边形晶粒,在室温下,铁素溶碳量<0.001%,所以铁素体的显微组织和纯铁没有明显区别,其机械性能特点是塑性好,强度和硬度低,因其接近与纯铁,故又称纯铁体。

    (2)       珠光体:是铁素体和渗碳体呈片状交替排列的机械混合物,性能介于铁素体和渗碳体之间,是铸铁中比较理想的基本组织。

    四、球化率对球铁力学性能的影响

    由于球状石墨对基体的削弱作用大大减弱,基体强度的利用率可达70-90%,球化率是指单位面积上球状石墨数目占全部石墨数目的百分数。它对强度、塑性、韧性以及疲劳强度都有显著的影响。试验结果表明,对于同一金属基体,冲击韧性和抗拉强度随球化率的提高而降低。因此,控制球化率对确保球铁性能有着特别而重要的意义。

     

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