等温淬火温度对cadi组织与力学性能的影响
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等 温 淬 火 温 度 对ＣＡＤＩ硬 度 的 影 响 如 图４所 示 。
从图２和图３中可以看出， ＣＡＤＩ的铸态组织是由珠 光体、碳化物和石墨球组成。等温淬火处理后的组织 为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。试样在加热过程中， 珠光体先转变成为奥氏体， 淬入等温盐浴中后， 起初 奥 氏 体 没 有 发 生 变 化 （ 反 应） 。 经 过 一 个 短 暂 的 孕 育
３ 结论
（ １） 等温淬火温度对ＣＡＤＩ基体组织影响很大， 随 着等温温度的升高， 其基体组织形态贝氏体针逐渐变 粗， 贝氏体针也随等温淬火温度的升高而变大。
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ＦＯＵＮＤＲＹ
Ｍａ ｒ． ２００８ Ｖｏｌ．５７ Ｎｏ．３
Ｃ ３．６￣３．８
Ｓｉ ２．１￣２．４
Ｍｎ ０．３￣０．５
表１ ＣＡＤＩ的化学成分
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＣＡＤＩ
Ｐ
Ｓ
Ｃｒ
Ｍｏ
＜０．０４
＜０．０３
０．７￣１．０
０．３￣０．５
Ｎｂ ０．１￣０．３
Ｔｉａ ｎｊｉｎ ３００１３２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａ ｐｅ ｒ ｐｒｅ ｓ ｅ ｎｔｓ ｓ ｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅ ｓ ｕｌｔｓ ｏｂｔａ ｉｎｅ ｄ ｆｒｏｍ ａ ｎ ｉｎｖｅ ｓ ｔｉｇａ ｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｅ ｆｆｅ ｃｔ ｏｆ ａ ｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ， ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ａ ｎｄ ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ ｏｆ Ｃａ ｒｂｉｄｉｃ Ａｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｅ ｄ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ （ ＣＡＤＩ） ． Ｔｈｅ ｅ ｘｐｅ ｒｉｍｅ ｎｔａ ｌ ｒｅ ｓ ｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａ ｔｅ ｄ ｔｈａ ｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＣＡＤＩ ｃｏｎｓ ｉｓ ｔｓ ｏｆ ｂａ ｉｎｉｔｅ ， ｒｅ ｔａ ｉｎｅ ｄ ａ ｕｓ ｔｅ ｎｉｔｅ ａ ｎｄ ｃａ ｒｂｉｄｅ ｓ ｗｉｔｈ ｎｏｄｕｌａ ｒ ｇｒａ ｐｈｉｔｅ ｄｉｓ ｐｅ ｒｓ ｅ ｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍａ ｔｒｉｘ． Ｉｎ ｔｈｅ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｒａ ｎｇｅ ｆｒｏｍ ２３０ ℃ ｔｏ ２９０ ℃ ， ｔｈｅ ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ｔｅ ｎｄｓ ｔｏ ｄｅ ｃｒｅ ａ ｓ ｅ ａ ｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ ｉｎｃｒｅ ａ ｓ ｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅ ａ ｓ ｉｎｇ ｏｆ ａ ｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ， ａ ｎｄ ｔｈｅ ｂａ ｉｎｉｔｅ ｎｅ ｅ ｄｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｇｅ ｔｔｉｎｇ ｅ ｘｃｅ ｓ ｓ ｇｒａ ｄｕａ ｌｌｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： ｄｕｃｔｉｌｅ ｉｒｏｎ； ａ ｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ； ｃａ ｒｂｉｄｅ ｓ ； ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ； ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ； ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ
硬度和冲击韧性的影响。试验结果表明： 等温淬火后的组织为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。在等温温度范围内 （ ２３０￣２９０ ℃） ， 硬度随着等温淬火 温 度 的 升 高 呈 现 逐 渐 下 降 的 趋 势 ， 而 冲 击 韧 性 则 逐 渐 升 高 ； 显 微 组 织 中 的 贝 氏 体 针 逐渐变粗。
铸造
高颂等： 等温淬火温度对ＣＡＤＩ组织与力学性能的影响
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减少， 大多数的贝氏体针已经变的较粗， 贝氏体针的 长度也有所增加。在等温淬火温度升高的过程中晶粒
也 逐 渐 增 大 。 因 此ＣＡＤＩ的 硬 度 随 着 等 温 淬 火 温 度 的 升 高而逐渐降低。
２．３ 等温淬火温度对ＣＡＤＩ冲击韧性的影响 等 温 淬 火 温 度 对ＣＡＤＩ冲 击 韧 性 的 影 响 变 化 趋 势 如
图６所示。
从图６中可以看出， 在奥氏体化温度和奥氏体化时 间相同的条件下， 随着等温淬火温度的升高， ＣＡＤＩ的 冲击韧性逐渐增大。图７为经过不同等温淬火温度处理 后冲击试样断口的扫描照片。
对比冲击试样的断口扫描照片可以看出： 等温淬 火温度对断口形貌中韧窝和解理面的数量影响很大。 当等温淬火温度较低时， 断口形貌中大部分为解理面， 韧窝数量很少。随着等温淬火温度的升高， 韧窝数量 逐渐增加， 而解理面逐渐减少。当等温淬火温度达到 ２９０ ℃时， 韧窝数量达到最多， 解理面最少。
Ｍａ ｒ． ２０７·
等温淬火温度对ＣＡＤＩ组织与力学性能的影响
高 颂， 刘金海， 李国禄， 徐 卓， 朱 晨 （ 河北工业大学材料学院成形系， 天津 ３００１３２）
摘要： 研究了等温淬火温度对含碳化物的等温淬火球墨铸铁 （ Ｃａｒｂｉｄｉｃ Ａｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ， 简称ＣＡＤＩ） 的组织 、
从图４中可以看出， 在奥氏体化温度和奥氏体化时 间相同的条件下， 随着等温淬火温度的升高， 硬度值有 所下降。不同等温淬火温度下的显微组织如图５所示。
从图５中可以看出： 等温淬火温度较低时， 组织为 针状的贝氏体和少量马氏体的混合基体， 而且晶粒比 较细小。随着等温淬火温度的升高， 基体中的马氏体 量减少直至消失， 残余奥氏体的量逐渐增多； 当等温 淬火温 度达到２７０ ℃后， 其 中 一 部 分 贝 氏 体 针 变 粗 变 长 ； 当等温淬火温度 达 到２９０ ℃时 ， 针 状 铁 素 体 继 续
影 响ＣＡＤＩ冲 击 韧 性 的 因 素 与 基 体 组 织 也 有 很 大 的 关系。当等温淬火温度较低时， 奥氏体一部分转变成为 针状铁素体， 还有一部分转变成为了马氏体， 残余奥氏
体的量很少。随着等温淬火温度的升高， Ｃ曲线左移， 转变速度加快， 基体组织中本来较细的贝氏体针变粗， 贝氏体针的长度也逐渐增加； 碳的扩散速度也随等温淬 火温度的升高而加快， 等温淬火温度升高， 增加了空位 浓度， 降低了碳原子的扩散势垒， 碳原子的扩散系数和 扩散激活能增大， 扩散能力增强， 有利于获得更加均 匀、含碳量更高的奥氏体。这就使富碳奥氏体的形成更 加容易， 也使得残余奥氏体的量有所增加。因此， ＣＡＤＩ的冲击韧性随着等温淬火温度的升高而逐渐增大。
采用水玻璃砂造型， 浇注Ｙ型试块， 其具体尺寸 如 图１所 示 。从Ｙ型 试 块 上 截 取１０ ｍｍ×１０ ｍｍ×５５ ｍｍ 冲击试块。
经测定， 本试验所选试样材质的完全奥氏体化温 度为８６２ ℃， Ｍｓ点 为１９０ ℃， 为 保 证 试 样 能 够 完 全 奥 氏体化以及在等温淬火时不会出现马氏体， 本次试验 的热 处理工艺是奥氏体化 温 度 为９００ ℃， 奥 氏 体 化 时 间为１．５ ｈ， 等温淬火温度为２３０￣２９０ ℃， 等温淬火时间
球铁在等温转变的过程中形成的贝氏体没有碳化 物的析出， 因此这种贝氏体与传统意义上的贝氏体有 所不同， 这种无碳化物析出的贝氏体与富碳、热力学 与力学上都稳定的奥氏体组成了一种混合组织， 经过 多 年 的 研 究 和 认 识 ， 美 国 材 料 实 验 学 会 （ ＡＳＴＭ） 已 经将这种特有的混和 组织正式命名为Ａｕｓｆｅｒｒｉｔｅ［３－４］。但 国内有专家认为， 在许多文献资料手册和标准中， 贝 氏体组织名称和以其命名的球铁已被广泛应用， 目前 各国对等温淬火球墨铸铁组织命名也并不统一。所以 我国暂不必统一改称“Ａｕｓｆｅｒｒｉｔｅ”， 避免造成使用上的 不 方 便 和 习 惯 上 的 混 乱［５］。 ２．２ 等温淬火温度对ＣＡＤＩ硬度的影响
期， 针状铁素体在奥氏体中形成并生长。随着针状铁 素体的生长， 所排出的碳向奥氏体扩散， 从而增加了 奥氏体的含碳量［２］。随着等温时间的延长， 针状铁素体 的长大， 奥氏体中的含碳量逐渐增加。当奥氏体的含 碳量较低时， 奥氏体在室温时稳定， 但在力学上不稳 定， 在受力时奥氏体会转变成为马氏体。当奥氏体的 含 碳 量 达 到１．８％￣２．２％时 ， 奥 氏 体 不 但 在 热 力 学 上 是 稳定的， 在力学上也是稳定的。此时的奥氏体在受力 时也不会转变成为马氏体。这种富碳的奥氏体有两种 形态， 一种是存在于针状铁素体之间的块状奥氏体， 一种是存在于铁素体片之间的条状奥氏体。
为１．０ ｈ。试块在箱式 电 阻 炉 中 加 热 到 奥 氏 体 化 温 度 保
温， 装炉时埋碳处理防止试样表面的脱碳与氧化； 保温
收稿日期： ２００７－ ０９－ ２９收到初稿， ２００７－ １０－ ２３收到修订稿。
作者简介： 高颂 （ １９８２－） ， 男， 河北任丘人， 研究生， 主要从事高强度铸造合金方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｇａｏｓｏｎｇ＿８２＠１２６．ｃｏｍ
Ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ Ｐ ｒｏｐｅ ｒｔｉｅ ｓ ｏｆ ＣＡＤＩ
ＧＡＯ Ｓ ｏｎｇ， ＬＩＵ Ｊ ｉｎ－ｈａ ｉ， ＬＩ Ｇｕｏ－ｌｕ， ＸＵ Ｚｈｕｏ， ＺＨＵ Ｃｈｅ ｎ （ Ｓ ｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｈｅ ｂｅ ｉ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ ｏｆ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ，
关键词： 球墨铸铁； 等温淬火； 碳化物； 显微组织； 硬度； 冲击韧性 中图分类号： ＴＧ１６４．２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００１－ ４９７７ （ ２００８） ０３－ ０２７７－ ０３
Ｅｆｆｅ ｃｔ ｏｆ Ａｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ Ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ａ ｎｄ
铸 铁 合 金 在 ３０ ｋｇ的 酸 性 中 频 感 应 电 炉 中 进 行 熔 炼， 每次熔炼３０ ｋｇ。出炉温度为１ ５００￣１ ５２０ ℃， 浇注 温度为１ ３７０￣１ ４００ ℃。球化剂选用ＦｅＳｉＭｇ６ＲＥ２， 采用 堤 坝 式 冲 入 法 进 行 球 化 处 理 ， 球 化 剂 加 入 量 为 １．７％。 孕育剂选用Ｓｉ－Ｂａ孕育 剂。采用包 内 孕 育 的 处 理 工 艺 ， 孕 育 剂 的 加 入 量 为０．６％。 球 铁 的 化 学 成 分 见 表１。
Ｃｕ ０．１０￣０．１５
ｗＢ （ ％） ＲＥ， Ｍｇ
适量
一定时间后， 将试样取出放入盐浴炉中进行等温淬火处 理， 等温一定时间后出炉空冷至室温。本试验选用的淬 火介质是亚硝酸钠４５％＋硝酸钾５５％的混合盐液。
２ 试验结果及分析
２．１ 金相组织 ＣＡＤＩ做为一种非常优良的工程材料， 热处理工艺对
其组织和性能的影响很大。ＣＡＤＩ在熔炼过程中就加入了 Ｃｒ等强碳化物 形成元素， 在基体中弥 散分布着一 些 由 Ｃｒ等元素形成的碳化物， 以提高硬度。ＣＡＤＩ的铸态组织 如图２所示， 图３为试样在９５０ ℃进行 ９０ ｍｉｎ奥氏体化保 温， 然后在２５０ ℃盐浴炉中保温６０ ｍｉｎ后得到的组织。
含 碳 化 物 的 等 温 淬 火 球 墨 铸 铁 （ Ｃａｒｂｉｄｉｃ Ａｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ， 简 称 ＣＡＤＩ） 是 近 几 年 来 由
１ 试验条件
ＡＤＩ派 生 出 的 一 种 新 型 的 球 铁 材 料 。 它 是 将 球 墨 铸 铁 铸态碳化物的含量控制在适量范围内， 并随后进行等 温淬火而形成。所形成的显微结构由贝氏体、碳化物 和石墨球所组成。ＣＡＤＩ不但拥有ＡＤＩ的各种优越性能， 它 还 表 现 出 比ＡＤＩ更 加 卓 越 的 耐 磨 性 ， 是 一 种 应 用 前 景较广的优良工程材料。在美国， ＣＡＤＩ已经被广泛用 于农用机械， 在建筑、采矿以及铁路方面也有很大的 应用空间， 例 如挖掘齿、翻路机、裁减 机、锤头［１］等。 热处理对ＣＡＤＩ力学性能的影响比较显著， 由于它的硬 度和耐磨性取决于热处理后的组织， 而组织又与等温 淬火温度密切相关， 所以等温淬火温度是ＣＡＤＩ热处理 工艺中的一个非常重要的影响因素。本文主要研究了 等温淬火温度对铬钼铜ＣＡＤＩ力学性能的影响， 为生产 实践提供理论依据。
从图２和图３中可以看出， ＣＡＤＩ的铸态组织是由珠 光体、碳化物和石墨球组成。等温淬火处理后的组织 为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。试样在加热过程中， 珠光体先转变成为奥氏体， 淬入等温盐浴中后， 起初 奥 氏 体 没 有 发 生 变 化 （ 反 应） 。 经 过 一 个 短 暂 的 孕 育
３ 结论
（ １） 等温淬火温度对ＣＡＤＩ基体组织影响很大， 随 着等温温度的升高， 其基体组织形态贝氏体针逐渐变 粗， 贝氏体针也随等温淬火温度的升高而变大。
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ＦＯＵＮＤＲＹ
Ｍａ ｒ． ２００８ Ｖｏｌ．５７ Ｎｏ．３
Ｃ ３．６￣３．８
Ｓｉ ２．１￣２．４
Ｍｎ ０．３￣０．５
表１ ＣＡＤＩ的化学成分
Ｔａｂｌｅ１ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｏｆ ＣＡＤＩ
Ｐ
Ｓ
Ｃｒ
Ｍｏ
＜０．０４
＜０．０３
０．７￣１．０
０．３￣０．５
Ｎｂ ０．１￣０．３
Ｔｉａ ｎｊｉｎ ３００１３２， Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓ ｔｒａ ｃｔ： Ｔｈｉｓ ｐａ ｐｅ ｒ ｐｒｅ ｓ ｅ ｎｔｓ ｓ ｏｍｅ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅ ｓ ｕｌｔｓ ｏｂｔａ ｉｎｅ ｄ ｆｒｏｍ ａ ｎ ｉｎｖｅ ｓ ｔｉｇａ ｔｉｏｎ ｏｎ ｔｈｅ ｅ ｆｆｅ ｃｔ ｏｆ ａ ｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｏｎ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ， ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ａ ｎｄ ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ ｏｆ Ｃａ ｒｂｉｄｉｃ Ａｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｅ ｄ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ （ ＣＡＤＩ） ． Ｔｈｅ ｅ ｘｐｅ ｒｉｍｅ ｎｔａ ｌ ｒｅ ｓ ｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａ ｔｅ ｄ ｔｈａ ｔ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ ＣＡＤＩ ｃｏｎｓ ｉｓ ｔｓ ｏｆ ｂａ ｉｎｉｔｅ ， ｒｅ ｔａ ｉｎｅ ｄ ａ ｕｓ ｔｅ ｎｉｔｅ ａ ｎｄ ｃａ ｒｂｉｄｅ ｓ ｗｉｔｈ ｎｏｄｕｌａ ｒ ｇｒａ ｐｈｉｔｅ ｄｉｓ ｐｅ ｒｓ ｅ ｄ ｉｎ ｔｈｅ ｍａ ｔｒｉｘ． Ｉｎ ｔｈｅ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｒａ ｎｇｅ ｆｒｏｍ ２３０ ℃ ｔｏ ２９０ ℃ ， ｔｈｅ ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ｔｅ ｎｄｓ ｔｏ ｄｅ ｃｒｅ ａ ｓ ｅ ａ ｎｄ ｔｈｅ ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ ｉｎｃｒｅ ａ ｓ ｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅ ａ ｓ ｉｎｇ ｏｆ ａ ｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ， ａ ｎｄ ｔｈｅ ｂａ ｉｎｉｔｅ ｎｅ ｅ ｄｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｓ ｇｅ ｔｔｉｎｇ ｅ ｘｃｅ ｓ ｓ ｇｒａ ｄｕａ ｌｌｙ． Ｋｅ ｙ ｗｏｒｄｓ ： ｄｕｃｔｉｌｅ ｉｒｏｎ； ａ ｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ； ｃａ ｒｂｉｄｅ ｓ ； ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ； ｈａ ｒｄｎｅ ｓ ｓ ； ｉｍｐａ ｃｔ ｔｏｕｇｈｎｅ ｓ ｓ
硬度和冲击韧性的影响。试验结果表明： 等温淬火后的组织为贝氏体、残余奥氏体和碳化物。在等温温度范围内 （ ２３０￣２９０ ℃） ， 硬度随着等温淬火 温 度 的 升 高 呈 现 逐 渐 下 降 的 趋 势 ， 而 冲 击 韧 性 则 逐 渐 升 高 ； 显 微 组 织 中 的 贝 氏 体 针 逐渐变粗。
铸造
高颂等： 等温淬火温度对ＣＡＤＩ组织与力学性能的影响
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减少， 大多数的贝氏体针已经变的较粗， 贝氏体针的 长度也有所增加。在等温淬火温度升高的过程中晶粒
也 逐 渐 增 大 。 因 此ＣＡＤＩ的 硬 度 随 着 等 温 淬 火 温 度 的 升 高而逐渐降低。
２．３ 等温淬火温度对ＣＡＤＩ冲击韧性的影响 等 温 淬 火 温 度 对ＣＡＤＩ冲 击 韧 性 的 影 响 变 化 趋 势 如
图６所示。
从图６中可以看出， 在奥氏体化温度和奥氏体化时 间相同的条件下， 随着等温淬火温度的升高， ＣＡＤＩ的 冲击韧性逐渐增大。图７为经过不同等温淬火温度处理 后冲击试样断口的扫描照片。
对比冲击试样的断口扫描照片可以看出： 等温淬 火温度对断口形貌中韧窝和解理面的数量影响很大。 当等温淬火温度较低时， 断口形貌中大部分为解理面， 韧窝数量很少。随着等温淬火温度的升高， 韧窝数量 逐渐增加， 而解理面逐渐减少。当等温淬火温度达到 ２９０ ℃时， 韧窝数量达到最多， 解理面最少。
Ｍａ ｒ． ２０７·
等温淬火温度对ＣＡＤＩ组织与力学性能的影响
高 颂， 刘金海， 李国禄， 徐 卓， 朱 晨 （ 河北工业大学材料学院成形系， 天津 ３００１３２）
摘要： 研究了等温淬火温度对含碳化物的等温淬火球墨铸铁 （ Ｃａｒｂｉｄｉｃ Ａｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ， 简称ＣＡＤＩ） 的组织 、
从图４中可以看出， 在奥氏体化温度和奥氏体化时 间相同的条件下， 随着等温淬火温度的升高， 硬度值有 所下降。不同等温淬火温度下的显微组织如图５所示。
从图５中可以看出： 等温淬火温度较低时， 组织为 针状的贝氏体和少量马氏体的混合基体， 而且晶粒比 较细小。随着等温淬火温度的升高， 基体中的马氏体 量减少直至消失， 残余奥氏体的量逐渐增多； 当等温 淬火温 度达到２７０ ℃后， 其 中 一 部 分 贝 氏 体 针 变 粗 变 长 ； 当等温淬火温度 达 到２９０ ℃时 ， 针 状 铁 素 体 继 续
影 响ＣＡＤＩ冲 击 韧 性 的 因 素 与 基 体 组 织 也 有 很 大 的 关系。当等温淬火温度较低时， 奥氏体一部分转变成为 针状铁素体， 还有一部分转变成为了马氏体， 残余奥氏
体的量很少。随着等温淬火温度的升高， Ｃ曲线左移， 转变速度加快， 基体组织中本来较细的贝氏体针变粗， 贝氏体针的长度也逐渐增加； 碳的扩散速度也随等温淬 火温度的升高而加快， 等温淬火温度升高， 增加了空位 浓度， 降低了碳原子的扩散势垒， 碳原子的扩散系数和 扩散激活能增大， 扩散能力增强， 有利于获得更加均 匀、含碳量更高的奥氏体。这就使富碳奥氏体的形成更 加容易， 也使得残余奥氏体的量有所增加。因此， ＣＡＤＩ的冲击韧性随着等温淬火温度的升高而逐渐增大。
采用水玻璃砂造型， 浇注Ｙ型试块， 其具体尺寸 如 图１所 示 。从Ｙ型 试 块 上 截 取１０ ｍｍ×１０ ｍｍ×５５ ｍｍ 冲击试块。
经测定， 本试验所选试样材质的完全奥氏体化温 度为８６２ ℃， Ｍｓ点 为１９０ ℃， 为 保 证 试 样 能 够 完 全 奥 氏体化以及在等温淬火时不会出现马氏体， 本次试验 的热 处理工艺是奥氏体化 温 度 为９００ ℃， 奥 氏 体 化 时 间为１．５ ｈ， 等温淬火温度为２３０￣２９０ ℃， 等温淬火时间
球铁在等温转变的过程中形成的贝氏体没有碳化 物的析出， 因此这种贝氏体与传统意义上的贝氏体有 所不同， 这种无碳化物析出的贝氏体与富碳、热力学 与力学上都稳定的奥氏体组成了一种混合组织， 经过 多 年 的 研 究 和 认 识 ， 美 国 材 料 实 验 学 会 （ ＡＳＴＭ） 已 经将这种特有的混和 组织正式命名为Ａｕｓｆｅｒｒｉｔｅ［３－４］。但 国内有专家认为， 在许多文献资料手册和标准中， 贝 氏体组织名称和以其命名的球铁已被广泛应用， 目前 各国对等温淬火球墨铸铁组织命名也并不统一。所以 我国暂不必统一改称“Ａｕｓｆｅｒｒｉｔｅ”， 避免造成使用上的 不 方 便 和 习 惯 上 的 混 乱［５］。 ２．２ 等温淬火温度对ＣＡＤＩ硬度的影响
期， 针状铁素体在奥氏体中形成并生长。随着针状铁 素体的生长， 所排出的碳向奥氏体扩散， 从而增加了 奥氏体的含碳量［２］。随着等温时间的延长， 针状铁素体 的长大， 奥氏体中的含碳量逐渐增加。当奥氏体的含 碳量较低时， 奥氏体在室温时稳定， 但在力学上不稳 定， 在受力时奥氏体会转变成为马氏体。当奥氏体的 含 碳 量 达 到１．８％￣２．２％时 ， 奥 氏 体 不 但 在 热 力 学 上 是 稳定的， 在力学上也是稳定的。此时的奥氏体在受力 时也不会转变成为马氏体。这种富碳的奥氏体有两种 形态， 一种是存在于针状铁素体之间的块状奥氏体， 一种是存在于铁素体片之间的条状奥氏体。
为１．０ ｈ。试块在箱式 电 阻 炉 中 加 热 到 奥 氏 体 化 温 度 保
温， 装炉时埋碳处理防止试样表面的脱碳与氧化； 保温
收稿日期： ２００７－ ０９－ ２９收到初稿， ２００７－ １０－ ２３收到修订稿。
作者简介： 高颂 （ １９８２－） ， 男， 河北任丘人， 研究生， 主要从事高强度铸造合金方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ： ｇａｏｓｏｎｇ＿８２＠１２６．ｃｏｍ
Ｍｅ ｃｈａ ｎｉｃａ ｌ Ｐ ｒｏｐｅ ｒｔｉｅ ｓ ｏｆ ＣＡＤＩ
ＧＡＯ Ｓ ｏｎｇ， ＬＩＵ Ｊ ｉｎ－ｈａ ｉ， ＬＩ Ｇｕｏ－ｌｕ， ＸＵ Ｚｈｕｏ， ＺＨＵ Ｃｈｅ ｎ （ Ｓ ｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｍａ ｔｅ ｒｉａ ｌｓ Ｓ ｃｉｅ ｎｃｅ ａ ｎｄ Ｅｎｇｉｎｅ ｅ ｒｉｎｇ， Ｈｅ ｂｅ ｉ Ｕｎｉｖｅ ｒｓ ｉｔｙ ｏｆ Ｔｅ ｃｈｎｏｌｏｇｙ，
关键词： 球墨铸铁； 等温淬火； 碳化物； 显微组织； 硬度； 冲击韧性 中图分类号： ＴＧ１６４．２ 文献标识码： Ａ 文章编号： １００１－ ４９７７ （ ２００８） ０３－ ０２７７－ ０３
Ｅｆｆｅ ｃｔ ｏｆ Ａｕｓ ｔｅ ｍｐｅ ｒｉｎｇ Ｔｅ ｍｐｅ ｒａ ｔｕｒｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｓ ｔｒｕｃｔｕｒｅ ａ ｎｄ
铸 铁 合 金 在 ３０ ｋｇ的 酸 性 中 频 感 应 电 炉 中 进 行 熔 炼， 每次熔炼３０ ｋｇ。出炉温度为１ ５００￣１ ５２０ ℃， 浇注 温度为１ ３７０￣１ ４００ ℃。球化剂选用ＦｅＳｉＭｇ６ＲＥ２， 采用 堤 坝 式 冲 入 法 进 行 球 化 处 理 ， 球 化 剂 加 入 量 为 １．７％。 孕育剂选用Ｓｉ－Ｂａ孕育 剂。采用包 内 孕 育 的 处 理 工 艺 ， 孕 育 剂 的 加 入 量 为０．６％。 球 铁 的 化 学 成 分 见 表１。
Ｃｕ ０．１０￣０．１５
ｗＢ （ ％） ＲＥ， Ｍｇ
适量
一定时间后， 将试样取出放入盐浴炉中进行等温淬火处 理， 等温一定时间后出炉空冷至室温。本试验选用的淬 火介质是亚硝酸钠４５％＋硝酸钾５５％的混合盐液。
２ 试验结果及分析
２．１ 金相组织 ＣＡＤＩ做为一种非常优良的工程材料， 热处理工艺对
其组织和性能的影响很大。ＣＡＤＩ在熔炼过程中就加入了 Ｃｒ等强碳化物 形成元素， 在基体中弥 散分布着一 些 由 Ｃｒ等元素形成的碳化物， 以提高硬度。ＣＡＤＩ的铸态组织 如图２所示， 图３为试样在９５０ ℃进行 ９０ ｍｉｎ奥氏体化保 温， 然后在２５０ ℃盐浴炉中保温６０ ｍｉｎ后得到的组织。
含 碳 化 物 的 等 温 淬 火 球 墨 铸 铁 （ Ｃａｒｂｉｄｉｃ Ａｕｓｔｅｍｐｅｒｅｄ Ｄｕｃｔｉｌｅ Ｉｒｏｎ， 简 称 ＣＡＤＩ） 是 近 几 年 来 由
１ 试验条件
ＡＤＩ派 生 出 的 一 种 新 型 的 球 铁 材 料 。 它 是 将 球 墨 铸 铁 铸态碳化物的含量控制在适量范围内， 并随后进行等 温淬火而形成。所形成的显微结构由贝氏体、碳化物 和石墨球所组成。ＣＡＤＩ不但拥有ＡＤＩ的各种优越性能， 它 还 表 现 出 比ＡＤＩ更 加 卓 越 的 耐 磨 性 ， 是 一 种 应 用 前 景较广的优良工程材料。在美国， ＣＡＤＩ已经被广泛用 于农用机械， 在建筑、采矿以及铁路方面也有很大的 应用空间， 例 如挖掘齿、翻路机、裁减 机、锤头［１］等。 热处理对ＣＡＤＩ力学性能的影响比较显著， 由于它的硬 度和耐磨性取决于热处理后的组织， 而组织又与等温 淬火温度密切相关， 所以等温淬火温度是ＣＡＤＩ热处理 工艺中的一个非常重要的影响因素。本文主要研究了 等温淬火温度对铬钼铜ＣＡＤＩ力学性能的影响， 为生产 实践提供理论依据。