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球墨铸铁
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 点击:
球墨铸铁是指铁液经球化处理后，使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。
与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％(灰铸铁—般只能利用基体强度的30％)。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。而且，各个时期都有代表性的产品或技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面(轻量化、近终型)球墨铸铁。
如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨。
球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。
球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包括两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。②共晶结晶阶段，球墨周围形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。此时，球墨是在奥氏体壳包围下长大的。虽然球墨在共晶阶段的长大速度比在液态阶段迟缓，但球墨的大部分是在共晶阶段长大的。球墨铸铁的共晶团比灰铸铁的共晶团细小，其数量约为灰铸铁的50～200倍。还应说明，球墨铸铁的共晶结晶是一种变态共晶，即球墨和奥氏体均可在单独、互不依存的情况下长大。
为了评价石墨球化的好坏，国标GB/T 9441－1988《球墨铸铁金相检验》将球化等级分为6级，见表2。这是根据观察视场内各种石墨的相对数量及球化率的高低划分的。
孕育处理是球化处理后不可或缺的工序。它能促进石墨化，增加石墨球数，提高石墨圆整度。但加强孕育并不是一味提高孕育量和增加孕育次数。孕育过量，反而会造成孕育缺陷，如缩松、缩孔和石墨漂浮等：孕育剂颗粒大，未曾熔化，残留于铸件内，会成为“硬点”。孕育处理是受多种因素制约的，睹如孕育剂种类，孕育剂粒度、孕育剂数量、孕育方式、铁液温度和孕育位置等等，总之应使处于饱和孕育状态的铁液尽可能接近铁液凝固的瞬间，这样才能以最小的孕育重达到最大的孕育效果。
表3中8个牌号的球墨铸铁，QT900-2一般用热处理制取(例如等温淬火)，其余7个牌号分别为珠光体、珠光体+铁素体和铁素体球墨铸铁。在球墨铸铁生产初期，这些牌号都是用正火或退火获得基体组织的，如今都可以由铸态制取了。
生产铸态铁素体球墨铸铁必须注意：①采用低锰w(Mn)<0.03％、低磷w(P)<0.07％、低硫w(S)<0.025％生铁。还应考虑促进碳化物形成元素的影响：碳化物系数CS=Mn+15Cr+20V+30B+10S+7Mo+5Sn+1.5P，其值应取CS<0.8。②控制终硅量，在铁素体达到要求的前提F，尽量降低终硅量。例如，美国某些工厂的终硅量为w(Si)2.2％～2.4％。③降低终硅量又要不出现白口，就应该加强孕育，采用浇口杯孕育、型内孕育等后期孕育工艺，增加石墨球数，这对薄壁铸件尤为重要。④控制残留稀土的w(RE)，薄壁铸件为0.015％～0.03％，厚壁铸件为0.02％～0.04％。
生产铸态珠光体球墨铸铁必须注意：①采用低磷低硫生铁，严格控制有害微量元素的含量。②”(Mn)以0.25％～0.50％为宜。⑧为了增加珠光体含量，常用的合金化元素有铜、锡、锑等；若以铜对珠光体的作用为1，则锡、锑的作用分别为10倍和100倍。厚壁铸件宜加入适量的铜。锡易形成晶间碳化物，加入量要控制。④加强孕育，防止出现碳化物。
各种牌号铸态球墨铸铁中珠光体与铁素体的相对数量，与球墨铸铁生产的初期比较，珠光体球墨铸铁中的铁素体量己上升。例如，QT700-2允许铁素体为35％(体积分数)，这已趋向于混合基体了。
球墨铸铁的铸造缺陷如缩孔、缩松、夹渣、反白口等，是其他铸铁都有的，有些缺陷如球化不良、球化衰退等，则是球墨铸铁特有的。(end)
与灰铸铁比较，球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状，对基体的切割作用最小，可有效地利用基体强度的70％～80％(灰铸铁—般只能利用基体强度的30％)。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理，进一步提高强韧性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自1947年问世以来，就获得铸造工作者的青睐，很快地投入了工业性生产。而且，各个时期都有代表性的产品或技术。20世纪50年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴，20世纪60年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁，20世纪70年代是奥氏体-贝氏体球墨铸铁，20世纪80年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面(轻量化、近终型)球墨铸铁。
如今，球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应用。据统计，2000年世界的球墨铸铁产量已超过1500万吨。
球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的，国标GB/T 1348－1988《球墨铸铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号，见表1。
表1单铸试块球墨铸铁牌号
球墨铸铁一般为过共晶成分，因此球状石墨的长大，应包括两个阶段：①先共晶结晶阶段，球墨核心形成后，在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。②共晶结晶阶段，球墨周围形成奥氏体外壳，即球墨-奥氏体共晶团。此时，球墨是在奥氏体壳包围下长大的。虽然球墨在共晶阶段的长大速度比在液态阶段迟缓，但球墨的大部分是在共晶阶段长大的。球墨铸铁的共晶团比灰铸铁的共晶团细小，其数量约为灰铸铁的50～200倍。还应说明，球墨铸铁的共晶结晶是一种变态共晶，即球墨和奥氏体均可在单独、互不依存的情况下长大。
为了评价石墨球化的好坏，国标GB/T 9441－1988《球墨铸铁金相检验》将球化等级分为6级，见表2。这是根据观察视场内各种石墨的相对数量及球化率的高低划分的。
表2 球化分级
表3 球墨铸铁石墨球数与大小
孕育处理是球化处理后不可或缺的工序。它能促进石墨化，增加石墨球数，提高石墨圆整度。但加强孕育并不是一味提高孕育量和增加孕育次数。孕育过量，反而会造成孕育缺陷，如缩松、缩孔和石墨漂浮等：孕育剂颗粒大，未曾熔化，残留于铸件内，会成为“硬点”。孕育处理是受多种因素制约的，睹如孕育剂种类，孕育剂粒度、孕育剂数量、孕育方式、铁液温度和孕育位置等等，总之应使处于饱和孕育状态的铁液尽可能接近铁液凝固的瞬间，这样才能以最小的孕育重达到最大的孕育效果。
表3中8个牌号的球墨铸铁，QT900-2一般用热处理制取(例如等温淬火)，其余7个牌号分别为珠光体、珠光体+铁素体和铁素体球墨铸铁。在球墨铸铁生产初期，这些牌号都是用正火或退火获得基体组织的，如今都可以由铸态制取了。
生产铸态铁素体球墨铸铁必须注意：①采用低锰w(Mn)<0.03％、低磷w(P)<0.07％、低硫w(S)<0.025％生铁。还应考虑促进碳化物形成元素的影响：碳化物系数CS=Mn+15Cr+20V+30B+10S+7Mo+5Sn+1.5P，其值应取CS<0.8。②控制终硅量，在铁素体达到要求的前提F，尽量降低终硅量。例如，美国某些工厂的终硅量为w(Si)2.2％～2.4％。③降低终硅量又要不出现白口，就应该加强孕育，采用浇口杯孕育、型内孕育等后期孕育工艺，增加石墨球数，这对薄壁铸件尤为重要。④控制残留稀土的w(RE)，薄壁铸件为0.015％～0.03％，厚壁铸件为0.02％～0.04％。
生产铸态珠光体球墨铸铁必须注意：①采用低磷低硫生铁，严格控制有害微量元素的含量。②”(Mn)以0.25％～0.50％为宜。⑧为了增加珠光体含量，常用的合金化元素有铜、锡、锑等；若以铜对珠光体的作用为1，则锡、锑的作用分别为10倍和100倍。厚壁铸件宜加入适量的铜。锡易形成晶间碳化物，加入量要控制。④加强孕育，防止出现碳化物。
各种牌号铸态球墨铸铁中珠光体与铁素体的相对数量，与球墨铸铁生产的初期比较，珠光体球墨铸铁中的铁素体量己上升。例如，QT700-2允许铁素体为35％(体积分数)，这已趋向于混合基体了。
球墨铸铁的铸造缺陷如缩孔、缩松、夹渣、反白口等，是其他铸铁都有的，有些缺陷如球化不良、球化衰退等，则是球墨铸铁特有的。(end)
