球墨铸铁特性及其应用

编辑ppt
18
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。
编辑ppt
13
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。
编辑ppt
14
2、球化分级
球化级别 1级 2级 3级 4级 5级
说明 石墨呈球状，少量团絮，允许极少量 团絮状 石墨大部分呈球状，余为团状和极少 量团絮状 石墨大部分呈团状，余为团絮状，允 许有极少量蠕虫状 石墨呈分散分布的蠕虫状、球状、团 状、团絮状 石墨呈聚集分布的蠕虫状、片状及球 状、团状、团絮状
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。
编辑ppt
16
各种基体与力学性能的关系
1、铁素体 根据GB9441-1988球墨铸铁金相检验
球墨铸铁特性及其应用
编辑ppt
1
球墨铸铁的概念
球墨铸铁的概况 球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石
墨析出的铸铁。与灰铸铁相比，其金相组织的最 大不同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐 石墨的存在，使得石墨对金属基体的切口作用大 为减少，基本消除了片状石墨引起的应力集中现 象，使得金属基体的强度利用率达到70－90％， 从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。
编辑ppt
7
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
编辑ppt
8
球墨铸铁的孕育
球墨铸铁孕育的重要性 灰铸铁、球墨铸铁孕育的异同点 孕育衰退现象 提高孕育效果的措施
a.选择强效孕育剂 b.必要的S的含量 c.改善处理方法 d.提高铸件冷却速度
评定铁素体数量。其百分比，按大多数视 场对照图片评定。一般不检查牛眼铁素体 数量，仅检查与其共存的珠光体数量
编辑ppt
17
2、珠光体
在球墨铸铁中，珠光体的形态一般分三 级：粗状珠光体、片状珠光体、细片状珠 光体。
随着珠光体的细化，球墨铸铁的强度 和硬度有所提高。若基体为粒状珠光体， 则球墨铸铁在保持一定强度的同时，具有 更高的塑性。
编辑ppt
10
石墨球的螺旋生长
石墨球螺旋生长模型 a）生长成的球体 b）角锥体单晶 c）锥顶角Φ与θ的关系
编辑ppt
11
石墨球生长的工艺措施
从生产实践中得知，使石墨 按球状生长的工艺措施为改变化 学成分和控制冷却速度。
化学成分中，对石墨生长有 重要影响的是一些能显著改变铁 液过冷倾向的元素；而引起铸铁 冷却速度产生变化的因素则是铸 件壁厚、铸型以及浇铸。
编辑ppt
2
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。
编辑ppt
3
球墨铸铁的金相组织
金相组织与力学性能的关系 力学性能与金属的金相组织密切相关，
什么样的金相结构决定了什么样的力学性能。 球墨铸铁也不例外，只有石墨球化，才能发 挥金属基体的作用，使铸铁的力学性能大幅 度提高。也只有石墨球化，进一步改变基体 的性能才更有意义。
因此，对球墨铸铁的金相研究，是我们 了解球墨铸铁，使用球墨铸铁的前提条件。
这些条件的实质在于改变石 墨结晶的冷却状况。
编辑ppt
12
球墨铸铁的金相组织与力学性能的关系
球墨铸铁的力学性能是和它的金相 组织密切相关的。保证铸铁中石墨球化 良好，是熔制球墨铸铁的第一要求。
只有石墨球化，才能充分发挥金属 基体的作用，使铸铁的力学性能大幅度 提高。也只有石墨球化后，进一步改变 基体的性能才更有意义。
所以，石墨生长过程的控制是获得球状石墨 的关键。
编辑ppt
5
球状石墨的形核
单个夹杂物 球状石墨的核心
复合夹杂物
编辑ppt
6
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δ<12%) 界面能要求——外来质点被石墨润湿
编辑ppt
ຫໍສະໝຸດ Baidu
4
球墨铸铁的形成
球状石墨的形成经历了形核与生长两个阶段。 其中的形核是石墨的首要过程，铁液在熔炼及随 后的球化、孕育处理中产生大量的非金属夹杂物， 初生的夹杂物非常小，在随后浇铸、充型、凝固 过程相互碰撞、聚合变大，上浮或下沉，成为石 墨析出的核心。
球状石墨核心形成以后，碳原子开始在核心 基底上堆砌，石墨最终生成的形状决定受工艺条 件影响的生长方式。
编辑ppt
球化率（％） ≥95
90－95 80－90 70－80 60－70
15
3、石墨大小
石墨球大小分级(GB9441-1988)
级别
石墨直径（100×） mm
3级
4级
5级
>25－50 >12-25 >6-12
6级 >3-6
7级
8级
>1.5-3 ≤1.5
GB9441－1998球墨铸铁金相检验标准将石墨大小分 成六级。
编辑ppt
9
球状石墨的生长
球状石墨的生长条件 a、极低的硫、氧含量 b、限制反球化元素 c、保证必要的冷却速度 d、添加的球化元素 第一组：镁、钇、铈、钙、镧、镤、钐、 镝、镱、钬、铒 第二组：钡、锂、铯、铷、锶、钍、钾、钠 第三组：铝、锌、镉、锡 最佳含量 W(Mg)：(0.04-0.08)% W(Ce): (0.07-0.12)% W(Y) : (0.15-0.2)%