球铁性能与基体组织

65
0
延伸率（％）
（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。
1000 900 800 700 600 500 400 300 200 100 0 0 100 300 500 700 试验温度（摄氏度）
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
J
140 120 100
珠光体
贝氏体 回火索氏体
15－35
30－100 20－60
80 60 40 20 0 -160 -120 -80 0 80
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。
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Leabharlann Baidu。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
－1
（MPa） 退火铁素体 183.3 183.3
400
500
176.4
170.5
132.3
132.3
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。
1、铁—碳相图
1.1铁~ 碳 合金的平衡组织
1、2 铁—碳合金的非平衡组织
2、球铁的基体组织
2、1 球化分级
球化级别
1级
说明
石墨呈球状，少量团絮，允许极少量 团絮状
球化率（％）
≥95
2级
3级 4级 5级
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
3、球墨铸铁的力学性能
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。
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。
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。
疲劳强度/ 抗拉强度 0.45 0.52 0.347
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
760
710 1170－1470 490 621 931 1088
269
262 304－343 210 276 338 412
0.35
0.37 0.2-0.26 0.43 0.44 0.36 0.38
90－95
80－90 70－80 60－70
2、2 石墨大小 石墨球大小分级(GB9441-1988)
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 >1.5-3 8级 ≤1.5
GB9441－1998球墨铸铁金相检验标准将石墨大小分成
60 50 40 30 20 10 0
抗拉强度MPa
铁素体 珠光体
铁素体 珠光体
50
0
100
200
300
400
500
600
700
试验温度（摄氏度）
800
（3）高温蠕变和持久强度
材料 退火铁素体
常温（20℃）力学性能
抗拉强度σ b 延伸率δ
试验温度℃ 高温持久强度（MPa)
100h
427 538 649 210.7 68.3 22.7
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。
四种退火球墨铸铁的高温硬度 200
布氏硬度HBS
150 100 50 0
上贝氏体 下贝氏体 珠光体 铁素体
0
0
0
0 55
10
30
45
试验温度(摄氏度）
铁素体和珠光体的低温拉伸性能
Si：2.1% ；P：0.09% 温度（℃） 正火珠光体球墨铸铁
抗拉强度σ b
MPa
退火铁素体球墨铸铁
抗拉强度σ b
MPa
延伸率δ （％）
延伸率δ （％）
20 0 －25 －50 －75
1000h
169.5 51.5 152.5
433.0
22
正火珠光体
901.6
5
427 538 649
427 538 649
352.8 115.2 27.4
277.3 176.4 81.8
285.2 62.2 16.7
236.2 142.1 60.8
奥氏体
429.2
35
(4)抗疲劳强度 温度（℃） 20 250 疲劳强度σ 铸态珠光体 223.4 203.8
有缺口 无缺口
℃
各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度
铁素体球墨铸铁试样冲击吸收功－温度曲线
（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 抗拉强度σ （MPa） 461 470 735
b
疲劳强度σ －1 （MPa） 206 245 255