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球墨鑄鐵特性及其應(yīng)用,,球墨鑄鐵的概念,球墨鑄鐵的概況球墨鑄鐵是指鐵液在凝固過程中碳以球型石墨析出的鑄鐵。與灰鑄鐵相比，其金相組織的最大不同是石墨形狀的改變，避免了灰鑄鐵中尖銳石墨的存在，使得石墨對金屬基體的切口作用大為減少，基本消除了片狀石墨引起的應(yīng)力集中現(xiàn)象，使得金屬基體的強(qiáng)度利用率達(dá)到70－90％，從而使金屬基體的性能得到很大程度的發(fā)揮。,球墨鑄鐵可以像鋼一樣，通過熱處理和合金化等措施來進(jìn)一步提高其使用性能。比如，處理過的球墨鑄鐵可以取得很好的韌性，延伸率高達(dá)24％；抗拉強(qiáng)度可以高達(dá)1400MPa，基本接近鋼材。與鋼材相比，球墨鑄鐵還有很多優(yōu)點(diǎn)。比如鑄造性能好，成本相對較低。由于球墨鑄鐵產(chǎn)量的不斷增加，性能不斷開發(fā)，現(xiàn)已成功部分取代了鍛鋼和鑄鋼，成為前景廣闊的金屬結(jié)構(gòu)材料。,球墨鑄鐵鑄件形式,1、大斷面球墨鑄鐵2、鑄態(tài)球墨鑄鐵件3、薄壁球墨鑄鐵件4、高強(qiáng)度高韌性球鐵,球墨鑄鐵的性能,球墨鑄鐵的力學(xué)性能以抗拉強(qiáng)度和延伸率兩個(gè)指標(biāo)作為驗(yàn)收依據(jù)。,GB規(guī)定的球墨鑄鐵牌號(hào),一、球墨鑄鐵的力學(xué)性能,1、凈荷載性能（1）硬度球墨鑄鐵的硬度主要取決于基體組織，而且與抗拉強(qiáng)度、延伸率等凈荷載性能有相應(yīng)的關(guān)系。（2）強(qiáng)度和塑性球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑性主要取決于基體組織，下貝氏體或回火馬氏體強(qiáng)度最高，其次是上貝氏體、索氏體、珠光體。隨著鐵素體增多，強(qiáng)度下降，延伸率增加。奧氏體或鐵素體強(qiáng)度較低，塑性較好。,℃,2、動(dòng)荷載性能（1）沖擊韌度：鐵素體球墨鑄鐵由于含硅量變化，貝氏體球墨鑄鐵由于上、下貝氏體及奧氏體數(shù)量變化，沖擊韌度的變化范圍較大。,J,鐵素體球墨鑄鐵試樣沖擊吸收功－溫度曲線,各種基體組織球墨鑄鐵常溫沖擊韌度,（2）疲勞強(qiáng)度某些球墨鑄鐵具有很高的疲勞強(qiáng)度，相當(dāng)于45號(hào)正火鋼，如珠光體球鐵。,各種基體組織球墨鑄鐵的彎曲疲勞強(qiáng)度,3、高溫性能（1）硬度各種球墨鑄鐵低溫下有很好的硬度，但在540℃時(shí)開始粒狀化，高于650℃開始分解，硬度開始下降并逐漸接近鐵素體球墨鑄鐵的硬度。,（2）高溫短時(shí)力學(xué)性能圖中表明球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度隨溫度升高而降低。延伸率中，鐵素體先顯著降低再急劇升高，珠光體緩慢下降，然后顯著增加。,（3）高溫蠕變和持久強(qiáng)度,(4)抗疲勞強(qiáng)度,4、低溫性能隨溫度降低，球墨鑄鐵逐漸發(fā)生由韌性向脆性的轉(zhuǎn)變，尤其在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下，沖擊值急劇下降。同時(shí)，屈服強(qiáng)度提高，延伸率下降，對應(yīng)力集中的敏感性明顯增加，表現(xiàn)為屈服以后變形量較小即斷裂。對于常溫下塑韌性較好的鐵素體球墨鑄鐵，低溫下抗拉強(qiáng)度提高。,鐵素體和珠光體的低溫拉伸性能Si：2.1%；P：0.09%,三、球墨鑄鐵的其他性能,1、減震性球墨鑄鐵的減震性優(yōu)于鋼，劣于灰鑄鐵。球化率越高，減震性越差。溫度上升，灰鑄鐵的減震性下降，但是對球墨鑄鐵的影響很小。球墨鑄鐵的彈性模量高于灰鑄鐵，因此其聲波傳播速度，固有頻率都高于灰鑄鐵。利用聲學(xué)的差別，可檢驗(yàn)球化率等級。,2、切削性能球墨鑄鐵含有較多的石墨，起到切削潤滑作用。因此球墨鑄鐵的切削阻力小于鋼，切削速度較高。珠光體增多使球墨鑄鐵的切削性能下降，貝氏體球墨鑄鐵切削性能較差。所以，閥門中使用球墨鑄鐵時(shí)，都是采用鐵素體＋珠光體的基體類型。,3、焊補(bǔ)性球墨鑄鐵不能焊接，只能焊補(bǔ)。當(dāng)球墨鑄鐵中稀土鎂合金含量較高時(shí)，在焊縫和近焊縫區(qū)易產(chǎn)生白口或馬氏體組織，形成內(nèi)應(yīng)力和裂紋。為此，國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10044－1988規(guī)定了適用于球墨鑄鐵焊補(bǔ)用的焊條，按照要求，可獲得高強(qiáng)度珠光體基體球墨鑄鐵的焊縫。,4、耐熱性球墨鑄鐵中的石墨彼此分離，與灰鑄鐵相比，可阻礙高溫下氧的擴(kuò)散。因此球墨鑄鐵的抗氧化性和抗生長性均優(yōu)于灰鑄鐵，也優(yōu)于可鍛鑄鐵。鐵素體球墨鑄鐵的高溫抗生長性優(yōu)于珠光體球墨鑄鐵。提高硅含量或鋁含量可改善球墨鑄鐵的抗氧化性及耐熱性。,5、耐腐蝕性在大氣中球墨鑄鐵耐蝕性優(yōu)于鋼，與灰鑄鐵、可鍛鑄鐵相近。球墨鑄鐵在土壤的耐蝕性優(yōu)于鋼，與灰鑄鐵相近。球墨鑄鐵抗點(diǎn)蝕能力略強(qiáng)，但球墨鑄鐵管經(jīng)腐蝕后的強(qiáng)度損失則小于灰鑄鐵管。球墨鑄鐵在室溫，0.5%的硫酸溶液的耐蝕性與灰鑄鐵大體相同，開始階段球墨鑄鐵的腐蝕率低于灰鑄鐵，但在灰鑄鐵表面形成石墨化層后腐蝕速度下降，球墨鑄鐵則無下降傾向，而在后期高于灰鑄鐵。球墨鑄鐵和灰鑄鐵在堿溶液中的耐蝕性良好，與鋼相近。球墨鑄鐵對有機(jī)物、硫化物、熔融金屬（低熔點(diǎn)）的耐蝕性與灰鑄鐵相近。,6、耐磨性球墨鑄鐵是良好的耐磨和減磨材料，耐磨性優(yōu)于同樣基體的灰鑄鐵、碳鋼以致低合金鋼。（1）潤滑耐磨球墨鑄鐵的耐磨性優(yōu)于灰鑄鐵。（2）磨料磨損球墨鑄鐵在磨料磨損條件下也有一定應(yīng)用。但與白口鑄鐵、低合金鋼相比，普通球墨鑄鐵的耐磨性并不太好，只有合金球墨鑄鐵或合金貝氏球墨鑄鐵有良好的耐磨性。,球墨鑄鐵的應(yīng)用,鐵素體球墨鑄鐵的性能及應(yīng)用鐵素體球墨鑄鐵是基體組織中，鐵素體占到80％以上，余量為珠光體的球墨鑄鐵，典型牌號(hào)為QT400-15，QT400－18，QT400－10。其性能特點(diǎn)為塑性和韌性較高，強(qiáng)度較低。這種鑄鐵用于制造受力較大而又承受振動(dòng)和沖擊的零件。目前在國外一些用離心鑄造方法大量生產(chǎn)的球墨鑄鐵鐵管也是鐵素體，并能承受地基下沉以及輕微地震所造成的管道變形，而且具有比鋼高得多的耐腐蝕性，因而具有高的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。,混合基體球墨鑄鐵的性能及應(yīng)用QT500-7，QT600-3屬鐵素體和珠光體混合基體的球墨鑄鐵，這種鑄鐵由于有較好的強(qiáng)度和韌性的配合，多用于機(jī)械、冶金設(shè)備的一些部件中。通過鑄態(tài)控制或熱處理手段可調(diào)整和改善組織中珠光體和鐵素體的相對數(shù)量及形態(tài)分布，從而在一定范圍內(nèi)改善和調(diào)整和韌性的配合，以滿足各類部件的要求。,珠光體球墨鑄鐵的性能及應(yīng)用珠光體球墨鑄鐵是基體組織中，珠光體占80％以上，余量為鐵素體的球墨鑄鐵，QT700－2和QT800-2，可以采用正火處理獲得。珠光體球墨鑄鐵的性能特點(diǎn)為強(qiáng)度和硬度較高，具有一定的韌性，而且具有比45號(hào)鍛鋼較優(yōu)良的屈強(qiáng)比、低的缺口敏感性。,