球墨铸铁特-其应用.ppt

球墨铸铁特性及其应用;球墨铸铁的概念; 球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金化等措施来进一步提高其使用性能。比如，处理过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸率高达24％；抗拉强度可以高达1400MPa，基本接近钢材。 与钢材相比，球墨铸铁还有很多优点。比如铸造性能好，成本相对较低。 由于球墨铸铁产量的不断增加，性能不断开发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景广阔的金属结构材料。;球墨铸铁的金相组织;球墨铸铁的形成;球状石墨的形核;石墨形核的条件 石墨的形核分均质形核和异质形核。 均质形核：C的微观原子团 （C6）n ——晶胚 铁液过冷度达200－300℃ 异质形核：形核基底的外来质点 符合晶格匹配关系（失配度δ12%) 界面能要求——外来质点被石墨润湿 ;形核物质 1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨 2、岩状结构碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋的化合物;球墨铸铁的孕育;球状石墨的生长;石墨球的螺旋生长;石墨球生长的工艺措施;球墨铸铁的金相组织与力学性能的关系;1、金相组织 球状石墨外貌接近球形，内部呈放射状，有明显的偏光效应。 石墨是由很多角锥体枝晶组成的多晶体，各枝晶的基面垂直于球径，C轴呈辐射状指向球心。;2、球化分级; GB9441－1998球墨铸铁金相检验标准将石墨大小分成六级。 球墨铸铁石墨球的大小对力学性能的影响很大，减小石墨球径，增加石墨球在单位面积的个数可以明显地提高球墨铸铁的强度、塑性和韧性。 石墨球径的减小，使单位面积上球墨铸铁数量增多，可使抗疲劳强度提高，因此，细化石墨也是提高抗疲劳强度的一个要求。;各种基体与力学性能的关系;;3、奥氏体、贝氏体、马氏体 由奥氏体、上贝氏体或下贝氏体通过等温淬火，加入适当元素获得。 4、渗碳体 渗碳体多呈针状、条状，在球墨铸铁中易使基体变脆，故应避免其出现。 5、磷共晶体 磷共晶体在球墨铸铁中对性能的危害比在灰铸铁中大得多。沿晶界分布的二元或三元磷共晶体，强烈降低球墨铸铁的韧性、塑性和强度，受冲击时，裂痕总是沿磷共晶体边缘开始开裂。;球墨铸铁的化学成分;一、五大元素 1、碳和硅 由于石墨球对基体的削弱作用很小，所以碳含量在3.2-3.8%时，对力学性能无明显影响。确定球墨铸铁的碳硅含量时，主要从保证铸造性能考虑，将碳当量选择在共晶成分左右。 当碳含量过低时，铸件易产生缩松和裂纹；碳当量过高时，易产生石墨漂浮现象，结果使夹杂物增多。 硅可以提高石墨球的圆整度，细化石墨，还可以减小结晶过冷和白口倾向。一般认为硅含量大于2.8％时，可能降低韧性，使韧性－脆性转变温度升高。 因此，选择碳硅含量时，应按照高碳低硅的原则，铸件在寒冷地区使用，则含硅量应适当降低。 铁素体C：3.6-4.0% Si：2.4-2.8% 珠光体C：3.4-3.8% Si：2.2-2.4%;2、锰 球墨铸铁中，由于球化元素具有很强的脱硫能力，不需要锰承担这种功能。锰有严重的正偏析倾向，往往有可能富集于共晶团界处，严重时会促使形成晶间碳化物，显著降低球墨铸铁的韧性。 铸态铁素体Mn：0.3-0.4% 珠光体球铁Mn：0.4-0.8%;3、磷 磷在球墨铸铁中有很强的偏析倾向，具有增大球铁的缩松倾向，易在晶界处形成磷共晶，严重降低球铁的韧性。 对于寒冷地区使用的铸件，易采用磷的下限含量。 磷的含量控制在0.04-0.06%以下。;4、硫 球墨铸铁中硫与球化元素的化合能力很强，生成硫化物或硫氧化物，不仅消耗球化剂，造成球化不稳定，衰退速度加快，而且还使夹杂物数量增多，导致铸件产生缺陷。 国外一般要求铁液含硫量低于0.02%，我国目前由于焦炭含量较高等熔炼条件的限制，往往达不到这一标准，应进一步改善熔炼条件，有条件可进行炉外脱硫。;二、合金元素 球墨铸铁的合金元素主要有钼、铜、镍、铬、锑、钒、铋等金属。 这些元素的主要是起提高铸铁的强度，稳定基体组织的作用。;球墨铸铁的凝固特点;球墨铸铁的典型缺陷;2、缩孔和缩松 特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔的暗缩孔，内壁粗