球铁性能与基体组织

236.2 142.1 60.8
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(4)抗疲劳强度 温度（℃）
20 250 400 500
疲劳强度σ－1（MPa）
铸态珠光体
退火铁素体
223.4
183.3
203.8
183.3
176.4
132.3
170.5
132.3
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4、低温性能
随温度降低，球墨铸铁逐渐发生由韧性 向脆性的转变，尤其在脆性转变温度以下 ，冲击值急剧下降。同时，屈服强度提高 ，延伸率下降，对应力集中的敏感性明显 增加，表现为屈服以后变形量较小即断裂 。对于常温下塑韧性较好的铁素体球墨铸 铁，低温下抗拉强度提高。
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。
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2、3 铁素体
根据GB9441-1988球墨铸铁金相检验评 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
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3、球墨铸铁的力学性能
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1、净荷载性能 （1）硬度
球墨铸铁的硬度主要取决于基体组织，而且与 抗拉强度、延伸率等净荷载性能有相应的关系。 （2）强度和塑性
球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织， 热处理后的下贝氏体或回火马氏体强度最高，其 次是上贝氏体、索氏体、珠光体。
随着铁素体增多，强度下降，延伸率增加。奥 氏体或铁素体强度较低，塑性较好。
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
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球化率（％） ≥95
90－95 80－90 70－80 60－70
6
2、2 石墨大小
石墨球大小分级(GB9441-1988)
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2、4 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。
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2、5 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。 2、6 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。 2、7 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。
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抗拉强度σb （MPa）
461 470 735 760 710 1170－1470 490 621 931
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1088
疲劳强度σ－1 （MPa）
206 245 255 269 262 304－343 210 276 338 412
疲劳强度/ 抗拉强度
0.45 0.52 0.347 0.35 0.37 0.2-0.26 0.43 0.44 0.36
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0.38
3、高温性能 （1）硬度
各种球墨铸铁低温下有很好的硬度，但在540℃时开始粒状化，高 于650℃ 开始分解，硬度开始下降并逐渐接近铁素体球墨铸铁的硬 度。
布氏硬度HBS
四种退火球墨铸铁的高温硬度
200
150
上贝氏体
100
下贝氏体 珠光体
50
铁素体
0 100 300 450 550 650
级别
石墨直径（100×） mm
3级 >25－50
4级 >12-25
5级 >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。
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。
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0
100 300 500 700 试验温度（摄氏度）
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试验温度（摄氏度）
延伸率（％） 0 50 100 200 300 400 500 600 700 800
铁素体 珠光体
铁素体 珠光体
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（3）高温蠕变和持久强度
材料 退火铁素体 正火珠光体
常温（20℃）力学性能
抗拉强度σb 延伸率δ
J 140
120
100
80
有缺口
60
无缺口
40
20
0 -160 -120 -80 0
80 ℃
铁素体球墨铸铁试样冲击吸收功－温度曲线
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（2）疲劳强度 某些球墨铸铁具有很高的疲劳强度，相当于45号正火钢
，如珠光体球铁。
各种基体组织球墨铸铁的弯曲疲劳强度
材料
铁素体球铁 铁素体球铁 珠光体球铁 珠光体球铁 珠光体球铁 贝氏体球铁 铁素体球铁 珠光体－铁素体球铁球铁 回火马氏体球铁 上贝氏体球铁
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2、动荷载性能 （1）冲击韧度：铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁
由于上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的变化范围较大 。 新标准改为有缺口！
基体组织 铁素体
冲击韧度 （J/cm2） 50－150
珠光体
15－35
贝氏体
30－100
回火索氏体 20－60
各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度
球铁性能与组织
1、铁-碳相图
2、球铁的基体组织 3、球墨铸铁的力学性能
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1
1、铁—碳相图
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2
1.1铁~ 碳 合金的平衡组织
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3
1、2 铁—碳合金的非平衡组织
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4
2、球铁的基体组织
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2、1 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
试验温度(摄氏度）
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（2）高温短时力学
性能
图中表明球墨 铸铁抗拉强度随温 度升高而降低。
延伸率中，铁 素体先显著降低再 急剧升高，珠光体 缓慢下降，然后显 著增加。
抗拉强度MPa
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0
60
50
40
30
20
433.0
22
901.6
5
试验温度℃ 高温持久强度（MPa)
100h
1000h
427
210.7
169.5
538
68.3
51.5
649
22.7
152.5
427
352.8
285.2
538
115.2
62.2
649
27.4
16.7
奥氏体
429.2
35
427
538
649
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277.3 176.4 81.8