文档介绍：球墨铸铁特性及其应用
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。
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。
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。
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。
所以,石墨生长过程的控制是获得球状石墨的关键。
球状石墨的形核
单个夹杂物复合夹杂物
球状石墨的核心
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
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
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

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):(-)%
W(Ce): (-)%
W(Y) : (-)%