高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究 毕业论文

题目：高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究
月日
高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究
摘要
本文通过高镍蠕铁成分的设计，以及碳当量的合理配比，采用力学性能、金相分析和热膨胀系数实验，确定高镍蠕铁的合理成分并研究不同成分的蠕化剂配比对普通蠕铁的影响。

实验研究表明：高镍蠕铁进行蠕化处理时，蠕化剂采用Ni-Mg-Ti合金蠕化剂；采用坑内冲入法(Tundish)，加入比例为 1.1%左右；能够得到很好地蠕虫状石墨；高镍蠕铁基体为奥氏体，具有良好的高温性能；普通蠕墨铸铁的延展性δ为7.14%、热膨胀系数为14.32×10-6℃-1、抗拉强度σb为378MPa；高镍蠕铁的延展性δ为14.4%、热膨胀系数为4.62×10-6℃-1、抗拉强度σb为334MPa。

关键词：高镍奥氏体蠕墨铸铁；组织；力学性能
The research of High nickel austenitic vermicular cast iron
Abstract
In this paper the design of Vermicular graphite cast iron components of th e high nickel, and a reasonable ratio of carbon equivalent, mechanical propertie s, metallographic analysis and the coefficient of thermal expansion experiments; determine the reasonable elements of vermicular graphite cast iron of high nic kel. Also studied the different components vermicular zing ratio of ordinary ver micular graphite cast iron.
Experimental studies have shown that:vermicular graphite cast iron of high nickel creep treatment,the Vermicular zing Ni-Mg-Ti alloy Vermicular zing,and we can adopt tundish adding method with the addition about 1.1 per in weight,which spheroidal graphite with perfect vermicular graphite can be acquired;Vermicular graphite cast iron substrate, high-nickel austenite, has a good high temperature performance;Normal vermicular cast iron ductile δ is 7.14%, the ductility of δ thermal expansion coefficient is 14.32 x 10-6℃-1, tensile strength σb for 378 MPa;High nickel vermic ular graphite cast iron, ductile δ is 14.4%, the thermal expansion coefficient of 4.62 × 10-6 ℃-1, tensile strength the σb as 334MPa.
Key words: High nickel austenitic vermicular cast iron; Microstructure; Mechanical properties
目录
1 绪论 (1)
1.1前言 (1)
1.2蠕墨铸铁以及高镍铸铁的发展历史及应用 (3)
1.3我国研究现状 (4)
1.4国外研究现状 (5)
1.5蠕墨铸铁与高镍铸铁的组织、性能特点及应用 (6)
1.5.1组织特点 (6)
1.5.2性能特点 (6)
1.5.3性能特点及应用 (7)
1.6高镍蠕铁化学成分的分析及影响因素 (8)
1.6.1高镍蠕铁化学成分的分析和确定 (8)
1.6.2石墨形态的影响 (10)
1.6.3共晶团的影响 (10)
1.6.4基体组织的影响 (10)
1.6.5合金化元素Cu和Mo的影响 (10)
1.7课题研究的目的意义及主要研究内容 (11)
1.7.1课题研究的目的意义 (11)
1.7.2课题研究的主要内容 (11)
2 实验条件和方法 (12)
2.1实验材料 (12)
2.2材料成分 (12)
2.2.1成分配比 (12)
2.2.2蠕化剂选取 (13)
2.2.3制备方法 (14)
2.3实验工艺 (14)
2.4造型 (14)
2.4.1圆棒试样 (14)
2.4.2试样的制备 (15)
2.5实验设备 (15)
2.6实验方法 (16)
2.6.1力学性能实验 (16)
2.6.2金相组织及SEM-EDX分析 (16)
3 实验结果及分析 (17)
3.1镁基(不含Re)蠕化剂成分优化实验 (17)
3.2 高镍奥氏体蠕铁金相组织分析 (19)
3.3普通蠕铁与高镍奥氏体蠕铁力学性能 (21)
3.4 普通蠕墨铸铁与高镍蠕铁热膨胀系数的测定 (22)
4 结论 (23)
参考文献 (24)
1 绪论
1.1前言
国际形式的变化和世界兵器技术的发展，对陆军激动兵器的激战术性能提出了越来越高的要求。

以高紧凑、高可靠性、高经济性、低散热量（“三高一低”）为主要特征的坦克装甲车辆发动机已经向高功率密度的方向发展[1]。

高功率密度柴油机代表了当今高速大功率柴油机技术的最高水平，是坦克装甲车辆动力发展的必然趋势。

高功率密度柴油机升功率高、结构紧凑、铸件形状复杂、热负荷大、强化程度高等特点，不仅对设计技术，而且对柴油机机体、汽缸盖等关重件的材料制造技术也提出了新的更高的要求。

开展高功率密度柴油机机体、汽缸盖等关重件的材料及制造技术的研究，是保证高功率密度发动机研制的重要基础。

活塞是柴油机燃烧室中的重要零件，其不仅与整机的性能、排放指标和经济性密切相关，同时还制约着可靠性[2]。

工作过程中直接与高温接触，承受着较高的热负荷，由热负荷和运转工况频繁变化引起的缸盖热疲劳是影响柴油机可靠性的主要因素。

缸盖热疲劳损伤通常以裂纹的形式出现，这样研究蠕墨铸铁的热疲劳性能就有着重要的意义。

随着蠕铁铸件在工业上的日益广泛使用，对蠕铁件的热疲劳性能提出了越来越高的要求[3]。

因此，认识蠕墨铸铁基体组织结构与热疲劳性能的关系已成为必需。

内燃机气缸盖不仅形状复杂，而且受到复杂的热-机械负荷的综合作用，其可靠性历来是关注的焦点。

气缸盖火力面尤以热负荷问题突出，其一侧受到高达近2000℃的高温燃气的加热，冷却水套一侧却受到80℃左右的冷却液冷却，排气道也受到高温排气的加热，而进气道却受到温度很低的、有些甚至是经过中冷后仅50℃左右的进气冷却等，由此导致气缸盖的火力面、尤其是鼻梁区产生很大的温度梯度和热应力，使得气缸盖的鼻梁区成为容易产生热疲劳裂纹的区域。

因此，气缸盖上的热疲劳裂纹是如何扩展的、有什么特点、满足怎样的规律，对气缸盖可靠性研究的有重要意义[1~3]。

近几年，蠕墨铸铁材料在发动机缸体等重要铸件上得到了广泛的使用。

蠕墨铸铁的应用，特别是在欧洲，得到了长足的进展。

这是人们在发现蠕墨铸铁后，国外首次把它作为一种材料应用于工业发展，同时又掀起了相应地进一步深入研究的高潮。

蠕墨铸铁之所以能得到广泛应用，其原因还在于汽车工业对零部件的要求。

汽车发展方向上的永久课题是减少排放、降低油耗、提高功率和增加舒适性。

在这四个主题下，汽车开发的二级目标是：
（1）减少摩擦，例如优化曲轴传动方案（滑动面、轴承）
（2）减轻重量（结构轻化、材料）
（3）提高发动机刚度（提高柴油机尖峰压力）
（4）减小发动机体积（改进构造形式、使用更好的材料）
（5）采用更有效的尾气处理系统
（6）改进燃烧方法（汽油直喷、柴油调匀,使用天然气）
（7）提高变更性（阀动装置、压缩比）
（8）减小尺寸，尤其是汽油发动机（使用更好的材料）
蠕墨铸铁与合金灰口铁：
由于发动机负荷的增加开始超过了普通灰口铁（GJL250）可承受的强度，一些铸造业及汽车制造业为增加抗拉强度就设法向普通灰口铁中加些合金元素和硬化剂，例如铬、镍、铜、锡和钼等。

为了进一步增加强度，完全满足最小抗拉强度为300MPa的要求（GJL300），有些标准还降低碳含量，由3.2%到3.0%，以缩小片状石墨的尺寸，降低铸件开裂的风险。

虽然加入硬化合金和降低碳含量可增加10~20%的力学性能，但同时也丧失了普通灰口铁的优点：良好的可铸性，良好的热传导性，良好的可机械加工性和便宜的制造成本。

含Ni20%~36%的高镍奥氏体球墨铸铁是一种从室温至高温均为稳定的奥氏体基体的高合金铸铁，与中硅（Si4.0%~6.0%）球墨铸铁、中铝中硅球墨铸铁及高铬、高铝铸铁相比较，其突出的优点是常温韧性好，高温力学性能佳，抗变形能力强同高Ni-Cr耐热钢相比，则铸造性能好，抗渗碳和抗热冲能力强，且机械加工性能优异，是一种优良的耐热材料。

高镍铸铁是一种很有发展前途的材料，它具有良好的综台机械性能与工艺性能，在塑性、抗蚀、抗氧化、耐热、抗裂、减振等方面，是其他材料不可比拟的。

高镍铸铁是1925~1930年美国首先研制成功的，但直到60年代这种材料还鲜为人知。

1970年以后这种铸铁的生产应用不断发展，美国产量最高，1978年为2.3万吨，第二位是联邦德国，而且后者的年产量在以3～4年翻一番的速度发展。

高镍奥氏体铸铁虽然含有大量的镍和其他贵重金属，但因采用这种铸铁可节省能源和材料消耗，提高铸件合格率，反而能降低成本，所以目前越来越多的厂家着手开发高镍奥氏体铸铁。

目前，这种铸铁的生产工艺日趋完善，零件质量和可靠性不断提高，应用越来越广，已列入许多国家和国际标准化组织的标准（ISO2692）[4]。

高镍球铁具有良好的耐蚀性、抗高温性；所以高镍球铁的工业应用很广泛：1）由于它的良好的抗蚀性，这种材料常用于输送泵、增压泵的泵体、壳体、叶片、阀门和阀体及机械用缸体、齿轮（尤其是高压下工作的具有腐蚀性液体、气体相接触的场合）；2）由于具有耐高温性，故可用于制造电热板、炉栅，以及汽车用增压器和排气管等零件；3）利用镍基铸铁的无磁性，可用于
消磁零件，如发电机及其他电子产品的零件中。

本课题以高镍奥氏体蠕墨铸铁为研究对象，研究在蠕墨铸铁的前提下，不同蠕化剂对材料的组织及力学性能的影响规律和高镍奥氏体蠕铁与普通合金蠕铁的差别，为今后的研究提供有效的实验依据。

1.2蠕墨铸铁以及高镍铸铁的发展历史及应用
蠕虫状石墨铸铁是60年代中期出现的一种新型工程材料，其独特的综合性能日益受到广大科技人员的关注。

国内外从70年代后期就已经开始了蠕墨铸铁的应用研究、蠕化剂的研制及蠕墨铸铁的研制与开发。

我国、日本及欧美一些国家先后将蠕墨铸铁成功的应用于钢锭模、玻璃模具、汽车排气管、液压件及机架等众多产品上。

蠕墨铸铁，在将其作为一种独立的铸铁材料之前，人们就早已经在球化不良的球墨铸铁中发现了它，但未被重视，以致人们长时间将蠕墨铸铁看作是球墨铸铁的不合格品。

直到1965年，欧美的几位学者建议将蠕墨铸铁作为一种新的铸铁材料研究，从此蠕墨铸铁引起了广泛的注意和重视，并逐步开始了大量的实验研究工作。

在开始对蠕墨铸铁进行研究的很长一段时间内，蠕墨铸铁在国际上没有统一的名称。

直到1977年，国际铸造技术委员会Compacted Graphite Cast Iron（紧密型石墨铸铁）和Vermicular Graphite Cast Iron（蠕虫状石墨铸铁），两名并用。

至此，蠕墨铸铁成为了独立于片状石墨铸铁和球墨铸铁的一种新型铸铁材料，并在学术界和工业界开始了广泛的研究和应用。

我国1984年制订并颁布了蠕墨铸铁的金相标准（JB3829-84），1987年又制订了蠕墨铸铁的技术条件（JB4403-87），这对蠕墨铸铁在我国的应用起到了推动作用。

我国第二汽车制造厂的东风EQ-140汽车蠕墨铸铁排气管生产线的正式投产，标志着蠕墨铸铁的在我国已进入了工业应用阶段。

基于蠕墨铸铁具有良好的热疲劳抗力，国外于1985年前后开始了将蠕墨铸铁应用于制动器的研究工作。

我国亦于1987年开始了蠕墨铸铁火车车辆闸瓦的研制。

预计在不久的将来，蠕墨铸铁火车车辆闸瓦、火车闸盘及汽车刹车瓦将得到广泛应用[2]。

高镍奥氏体铸铁的研究工作仍在继续进行。

近年来，苏、美、日、法和联邦德国等国家有许多新成分高镍奥氏体铸铁获得专利权，应用范围更加广泛。

其中有延伸率高达60%的Ni20Cu2Al类铸铁含Ni33%～44%、Bi≤0.01%的热膨胀系数低的铸铁；σb =680MPa、σ0.2 =350MPa；δ=25%的高强度弥散铸铁；用于制造铝铁双金属铸件的线胀系数高（2×10-6 K-1）的Ni7Ma3Cu5类铸铁。

1.3我国研究现状
我国对蠕墨铸铁的研究始于上世纪60年代，应用历史甚至早于国外。

如上世纪70～80年代在二汽铸造一厂就实现了蠕铁排气管的大量流水生产，以后还生产蠕铁变速箱；无锡柴油机厂、二七机车车辆厂等生产了蠕铁气缸盖，还有一些单位生产蠕铁液压件、玻璃模具、钢锭模等等。

此外，郑州机械研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所、上海市机械制造工艺研究所、上海内燃机研究所、陕西机械学院等单位，对蠕墨铸铁的铸造性能、机械性能、物理性能等做了大量的、系统的研究。

清华大学等一些高等院校，采用一些先进的实验方法（例如：深腐蚀、热氧腐蚀、离子轰击等方法），利用电子扫描显微镜深入的研究了蠕虫状石墨的形貌及其结晶特征。

上海工业大学对蠕虫状石墨的一次性结晶进行了探讨。

这些工作都为我们认识及使用蠕墨铸铁打下了基础[3]。

到目前为止，蠕墨铸铁的应用可根据铸件特点分成以下几类：
（1）既要强度高又要致密耐压的铸件，如液压件、缸盖、泵体和阀体等；
（2）既要强度高又要有良好的导热性或热疲劳性能的铸件，如钢锭模、汽缸盖、排气管和玻璃模具等；
（3）既要强度高又要壁厚敏感性小、组织要求均匀的铸件，如材料实验机底座、增压器外壳等；
（4）既要强度高又要有一定刚性和耐磨性的铸件，如机床床身、横梁、缸套、榨糖机轧辊等。

但从那以后蠕铁的发展比较缓慢，除了河南省西峡县建成国内专业生产蠕铁排气管基地（西峡内燃机进排管有限公司和河南省西峡县汽车水泵股份有限公司）外，尚未见其它大量生产蠕铁件的工厂。

面对以上情况，我国对蠕墨铸铁今后的发展的要求是：
（1）蠕铁的强度还需进一步提高。

按铸铁试样的抗拉强度对蠕铁进行分级，我国也和国外一样分成五级，但我们的级差为40MPa，最高级别σb≥420MPa。

而国外级差为50MPa，最高级别σb≥500MPa；国外蠕铁在提高强度同时还注意降低硬度和硬度允许范围，从而使蠕铁件有较好的机械加工性能。

（2）蠕化率还需进一步控制，我国标准根据当时（1987年）国内应用对象和生产情况定为铸件中不允许片状石墨存在，蠕墨数量大于等于50%；而国外规定主要壁厚蠕墨大于80%，其它次要部位可以允许不低于60%，或与用户协商。

（3）结合产品对象还需扩大蠕墨铸铁的应用研究，如用于蠕铁缸体、缸盖等。

（4）改进蠕化剂和蠕化处理工艺，加强在线控制，如国外现在很少采用冲入法，而改用盖包法或喂丝法等。

我国在蠕墨铸铁的形成机制的研究方面处于领先地位。

另外在蠕墨铸铁的处理工艺、铁液熔炼及炉前质量控制、蠕墨铸铁常温和高温性能方面均进行了广泛、深入的研究。

特别要指出的是，在我国冲天炉条件下，不少工厂能稳定地生产蠕墨铸铁，取得了显著的经济效益。

可以预期，利用蠕墨铸铁具有的良好的综合性能、力学性能较高，在高温下有较高的强度、氧化生长较小、组织致密、热导率高以及断面敏感性小等特点，取代一部分高牌号灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁，由此，将取得良好的技术经济效果。

1.4国外研究现状
作为高功率密度柴油机机体和汽缸盖的材质，要求具有优良的力学物理性能和铸造成型性。

与其它材料相比，高强度蠕墨铸铁有其不可代替的优越性，受到国外先进柴油机公司的高度重视。

国外许多著名汽车公司，例如：美国福特公司、日本三菱4G6发动机的机体、美国卡特彼勒3306机体缸盖，采用了蠕墨铸铁制造发动机部件，并取得了很好的成绩[5]。

福特汽车公司率先在2.6升V6柴油机中使用由蠕墨铸铁铸造的发动机汽缸体。

采用蠕墨铸铁工艺后，福特公司在发动机性能、尺寸、重量和成本方面将占有优势。

在蠕墨铸铁材料的帮助下，福特发动机将能满足欧IV排放要求。

欧宝公司采用了蠕墨铸铁生产2.5升V6DTM赛车发动机汽缸体，并取得了巨大的成功。

欧宝公司对蠕墨铸铁和灰口铸铁两种材质成品汽缸体进行噪音和震动性评价，结果表明，采用蠕墨铸铁汽缸体的发动机比灰铸铁汽缸体发动机减震性提高，噪音大大降低。

基于以上的成功，欧宝公司又对1.4～1.6升家庭一代汽油发动机汽缸体按蠕墨铸铁材质进行了全面设计，其前提是不改变汽缸体加工自动生产线和发动机及整个车的装配尺寸，减轻重量，保持或提高发动机的刚度，尺寸稳定性和震动性。

新汽缸体主要壁厚3.5毫米，铸件壁厚减小了25.7%[6]。

高镍奥氏体铸铁的研究工作仍在继续进行。

近年来，苏、美、日、法和联邦德国等国家有许多新成分高镍奥氏体铸铁获得专利权，应用范围更加广泛。

其中有延伸率高达60%的Ni20Cu2Al类铸铁含Ni33%～44%、Bi≤0.01%的热膨胀系数低的铸铁；σb =680MPa、σ0.2 =350MPa；δ=25%的高强度弥散铸铁；用于制造铝铁双金属铸件的线胀系数高（2×10-6 K-1）的Ni7Ma3Cu5类铸铁。

汽车发动机气门与气门座应选用以Ni20Cr2Mo2为基础，补加氮，钒，钴的奥氏体铸铁。

这种气门及气门座因氧化与磨损而减轻的重量仅为常规材料的1/7～1/5。

用于排气管的高镍铸铁为Ni35Cr20Ma19Cu2B。

为了提高耐热性和防止铜剥落，建议添加<5%的锡。

目前，国外生产中使用效果较好的蠕墨铸铁件有
大马力柴油机缸盖、钢锭模、排气管、液压件、壳体、刹车盘、飞轮、滑轮、齿轮等。

最大的铸件是钢锭模，重达60t。

2002年10月用ISOl61l2公布了工作草案、欧盟则已决定套用ISO标准，美国在2003年就把蠕铁的产量从球铁中分离出来统计，表现了他们对蠕墨铸铁的重视程度。

德国的学者认为铸铁不在是一种老材料。

而美国Ashlarul公司的M. W Swmlzlander把球铁、等温淬火球铁（ADI）和最近应用的蠕墨铸铁称之为“新的铁时代”。

1.5蠕墨铸铁与高镍铸铁的组织、性能特点及应用
1.5.1组织特点
a. 石墨：蠕墨铸铁中的石墨呈蠕虫状，是介于球状石墨和片状石墨之间的形态。

其在共晶团内是连在一起的——似片状石墨，而在共晶团之间又是孤立的。

关于蠕虫状石墨的形态有多种描述，如“藕节状”、“内片外球”及“内球外片”等。

基于不同的观察结果提出了蠕虫状石墨的不同生长机制，如“先以片状方式生长，后以球状方式生长”、“先长成球状而后局部分枝”等。

b. 基体组织：普通蠕墨铸铁的铸态组织中铁素体含量较高，共晶团内部多为铁素体而共晶团之间多为珠光体，由此造成了断口呈“花脸”状。

其形成原因一般认为与以下因素有关：
（1）石墨的形态：共晶团内分枝多，碳原子扩散距离小，以及由于蠕墨是A向和C向交替优势生长形成的，其表面既有基面又有棱面使表面较粗糙且增加了石墨—奥氏体界面，碳原子易扩散并依附于蠕墨上析出[7]。

（2）元素的偏析：测试结果表明共晶团内部Si的含量较高，而共晶团间Mn、Cr等元素较高。

可采用合金化（如Cr、Mn、Cu、Sn、Sb等）、正火处理等方法提高珠光体含量，从而提高强度，提高耐磨性。

1.5.2性能特点
a. 力学性能蠕墨铸铁的力学性能如抗拉强度、延伸率、冲击韧度介于灰铸铁和球铁之间。

根据我国机械部标准（JB4403-87）[8]，蠕铁的牌号有RuT260、RuT300、RuT340、RuT380、RuT420五种，即其抗拉强度最低260MPa，一般不高于450 MPa。

最近几年，国外有Ru500甚至Ru600的报道，但均加入合金元素，应用于特殊场合。

劳帕（lopper）等人认为蠕墨铸铁的抗拉性能与基体组织、碳化物含量有关[9]，因此根据不同基体，蠕墨铸铁的抗拉性能可分为以下几组：
（1）14~50%珠光体，抗拉强度350~420N/mm2，屈服强度262.5~350 N/mm2，
延伸率2.0~4.5%，硬度HB145~180。

（2）88~97%珠光体，抗拉强度510~525N/mm2，屈服强度378~392 N/mm2，延伸率2.0%，硬度HB226~229。

b. 物理性能蠕墨铸铁的密度与普通灰铸铁的差不多，为7.3g/cm3，比高强度灰铸铁（7.7g/cm3）小些。

处理时所用的蠕化剂不同，对蠕墨铸铁的密度也有影响，例如，用Re-Ca-Si-Fe合金处理时，密度为7.1~7.4g/cm3（碳当量为4.5~4.8%）；用Re-Ca-Mg-Si-Fe合金处理，密度为7.1g/cm3；用Mg-Ti-Si-Fe合金处理，密度为7.1~7.2g/cm3。

蠕铁的导热率远高于球铁，低于相近成分的灰铸铁，由于蠕铁的碳当量较高（一般接近共晶点），其导热率一般高于低碳当量高强度灰铸铁和合金灰铸铁。

另外，蠕铁的热膨胀系数较普通灰铸铁高但低于高强度灰铸铁。

c. 工艺性能蠕铁的工艺性能较球铁和高强度灰铸铁高，易于获得致密的健全铸件，铸造工艺较简单，且组织及力学性能的壁厚敏感度小。

这也是用蠕铁替代高强灰铸铁或强度要求不太高的球铁的主要原因之一，蠕铁的切削加工性与球铁类似，比灰铸铁差。

这是蠕铁应用于发动机缸体等有待于解决的问题之一。

d. 使用性能由于蠕铁的导热性好于球铁和高强度灰铸铁，在交变温度条件下产生的热应力小，且强度较高、石墨端部较圆钝不易产生应力集中，从而其抗热疲劳性能比球铁和灰铸铁都好。

这是蠕铁最典型的优点。

因此其是钢锭摸、气缸盖、排气管、玻璃模具、制动盘等在交变温度条件下工作的零部件的较理想的材料。

高镍奥氏体合金铸铁是近十几年发展起来的一种既耐颗粒冲刷，又耐介质腐蚀，且价格相对低廉的新材料，由碳、硅、锰、镍铬铜、钛等近十种合金元素组成。

据有关统计资料，在纯碱行业既磨损冲刷又严重腐蚀的工况条件下，用高镍奥氏体合金铸铁制作的阀门和泵，其使用寿命是CrlSNi9Ti同类产品的4~l5倍，是铸铁同类产品的20倍。

其耐腐蚀性能接近于钛材，耐磨性能优于钛材其价格仅比Crl8Ni9Ti高50%～70%。

1.5.3性能特点及应用
蠕墨铸铁是铸铁族中较新的一种材料。

它的抗拉强度比得上可锻铸铁或者球墨铸铁，它的铸造性能比灰铸铁好。

它的组织特点在于石墨相互连接，形状介于灰铸铁的片状石墨和球墨铸铁的球状石墨之间。

蠕墨铸铁已经应用在诸如重载的制动盘、偏心齿轮、液压缸体和阀体、排气歧管、飞轮和各种各样的箱体。

通常认为蠕墨铸铁的性能介于灰铸铁和球墨铸铁之间。

蠕墨铸铁的一些性能的配合，使它们在某些应用方面具有的若干显著优点胜过其它铸铁：抗拉强度范
围40000~85000psj（275.792~585.996MPa）、屈服强度30000~60000psj（206.822 ~413.644 MPa）、及延伸率1~5%[10]。

蠕墨铸铁中的石墨形态呈现出像灰铸铁那样的片状，这就有利于生产健全的铸件，特别是某些形状复杂或者带复杂砂芯通道的铸件。

蠕虫状石墨相对较短，端部较钝，这就使蠕墨铸铁比灰铸铁有更好的强度，有一定的韧性以及更好的机加工表面光洁度。

相互联系的石墨（蠕虫状）提供了比球墨铸铁稍高的导热率、更好的减振性以及更好的机加工性能。

铸铁的导热性与石墨的形状有关，片状石墨的导热性要高于球状石墨。

由于蠕墨铸铁的石墨形状与接近于片状石墨，因此，蠕墨铸铁有较好的导热性。

当然蠕墨铸铁的耐热性与石墨的蠕化率和石墨的形状有关。

当蠕化率较高和形状系数较小时，其导热性接近灰铸铁；而当蠕化率降低和形状系数较高时，则其导热性又与球墨铸铁相近。

蠕墨铸铁的综合耐热疲劳性比球墨铸铁和灰铸铁优越。

蠕墨铸铁具有较高的碳当量，接近共晶成分，又经过蠕化处理去硫去氧，因此具有良好的流动性。

蠕墨铸铁的体收缩及线收缩与蠕化率有关。

蠕化率越高则越接近于灰铸铁，反之，接近于球墨铸铁。

因而，蠕墨铸铁件比球墨铸铁件更容易获得无内外缩孔及缩松的致密铸件，但比灰铸铁要稍困难些[11]。

总之，蠕墨铸铁的力学性能与石墨的蠕化率、形状和分布及基体组织密切相关。

高镍球铁的金相组织是在含有少量碳化物的奥氏体基体上分布球状石墨。

这种铸铁不仅有高的常温力学性能，而且有极好的抗热冲击能力和高温抗蠕变性、极好的耐蚀性及高温抗氧化性；同时有很好的低的热膨胀性和低温冲击韧性。

又由于蠕墨铸铁具有较高的强度以及还具有较好的导热性，热疲劳性，因而特别适合制造在热交换以及有较大温度梯度下工作的零件，如汽车制动盘、排气管、发动机缸体、钢锭模、金属型等[12]。

如汽车发动机的排气管，工作温度经常在常温至700℃之间变化，承受教大的热循环载荷，原设计材料为HT150，使用寿命短且极易开裂，改用蠕墨铸铁生产后，其使用寿命提高了3～5倍，并从根本上解决了开裂问题，且自身质量也减轻了10%，收到良好的效果。

1.6高镍蠕铁化学成分的分析及影响因素
1.6.1高镍蠕铁化学成分的分析和确定
镍：是高镍蠕铁的基本元素，也是奥氏体化元素。

结合上述欧洲专利介绍：当镍含量在18%～24%范围内时，就能满足在室温下使基体组织为奥氏体，并且能够提高铸铁的耐热性、耐蚀性以及常温和高温时的力学性能；镍含量达34%～38%，具有特别高的抗氧化性和低的热膨胀性，能够胜任800℃以上高温长期工。