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球墨铸铁耐磨性能跟微观凝固过程
日期：2024-09-26 18:11点击：次
球墨铸铁耐磨性能跟微观凝固过程 [一]、球墨铸铁件的耐磨性能 球墨铸铁件淬火首先要进行奥氏体化。奥氏体化温度一般为860~880℃，保温时间和正火、退火处理一样，都是每25毫米厚铸
球墨铸铁耐磨性能跟微观凝固过程
[一]、球墨铸铁件的耐磨性能
球墨铸铁件淬火首先要进行奥氏体化。奥氏体化温度一般为860~880℃，保温时间和正火、退火处理一样，都是每25毫米厚铸件保温1小时。保温结束后，在流动空气中快速冷却。淬火后铸件需要及时回火，消减淬火应力，提高工件塑韧性。
铸件淬火前须有合适的原始基体组织。最主要的是基体中不能存在过多碳化物、磷共晶。如果碳化物在淬火温度下未能完全溶解，碳化物与奥氏体界面常是裂纹萌生处。存在这些碳化物使淬火裂纹发生的概率显著提高。含有碳化物的铸件在淬火前必须加热到高温石墨化退火或正火温度，并进行保温将碳化物消除。淬火铸件最适宜的基体是共晶团比较细密均匀，以珠光体为主的组织。这样的组织易于奥氏体化，获得均匀的淬火组织。
球墨铸铁的淬硬度与奥氏体含碳量有关。提高奥氏体化温度会增加奥氏体含碳量，淬火后出现较多残余奥氏体，使马氏体粗化，降低淬火硬度。如果铸件选用较低的淬火温度，可使奥氏体含碳量处于较低水平，淬火后虽能获得细小的针状马氏体，但因奥氏体化不完全，达不到应有的淬火硬度。由于高碳马氏体与残余奥氏体的综合影响，在不同加热温度下，淬火硬度会出现大值。
另外，为消除大部分可能存在铁素体，并使奥氏体获得合适含碳量。淬火温度选在共析转变上限温度以上25—40℃较好。
硅显著改变球墨铸铁共析温度范围。因此，球墨铸铁件淬火温度受铸件含硅量的影响。硅含量在常规含量上限时，共析转变上限温度为835—845℃。历此，淬火温度可选在860—880摄氏度、含硅量低于2%时，誉火温度可降低到840—860℃。球墨铸铁淬火硬度可达到60—62（HRC）。
球墨铸铁耐磨性比较好，它是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。生铁是含碳量2.31%-6.97%并含有非铁杂质较多的铁碳合金。生铁的杂质元素主要是硅、硫、锰、磷等。生铁质硬而脆，缺乏韧性，几乎没有塑性变形能力，因此不能通过锻造、轧制、拉拔等方法加工成形。
但含硅高的生铁（灰口铁）的铸造及切削性能良好，按其用途可分为炼钢生铁和铸造生铁两大类。习惯上把炼钢生铁叫做生铁，把铸造生铁简称为铸铁。铸造生铁通过锻化、变质、球化等方法可以改变其内部结构，改善并提高其性能，因此，铸造生铁又可分为白口铸铁、灰口铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁和特种铸铁等品种。
球墨铸铁是指石墨以球状形式存在的铸造形态，由于石墨呈球状分布在基体上对基体的割裂作用降到最小，可以充分发挥基体的性能，所以球墨铸铁的力学性能比灰铸铁和可锻铸铁都高，其抗拉强度塑性韧性与相应基体组织的铸钢相近，一般用于柴油机曲轴减速箱齿轮以及轧钢机轧辊等。
可锻铸铁石墨呈团絮状大大减轻了对基体的割裂作用，与灰铸铁相比其不仅有较高的强度而且有较好的塑性和韧性，广泛用于汽车拖拉机前后轮壳管道的弯头三通等形状，复杂尺寸不大的零件。
HT（灰铁）、MT（麻口铁）、另外还有白口铁、都是从试片的断口上看的，HT较软，易加工，MT次之，白口铁是不可加工的，且脆，如加工，要进行热处理，KT(可锻铸铁）是可以延伸些，但不像钢的延伸率那样好。
[二]、球墨铸铁的微观凝固过程
从20世纪80年代开始，很多学者对球墨铸铁的微观凝固过程提出新的认识，包括：①亚共晶球墨铸铁，先析出初生奥氏体。共晶球墨铸铁，在非平衡凝固条件下，首先析出初生奥氏体。过共晶球墨铸铁则首先析出初生石墨球。②共晶结晶时，发生离异共晶。共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。③初生枝晶和晕圈枝晶交替生长，促成石墨球周围奥氏体壳形成。奥氏体以石墨生长面为衬底形核、生长，在初生石墨球周围形成环状封闭奥氏体壳。④由于石墨漂浮、枝晶下沉及熔体对流等原因，石墨球与奥氏体发生碰撞，形成共晶晶粒。基于这些新的认识，可以将球墨铸铁的微观凝固过程近似表述为，当温度下降到液相线温度以下某一温度时，亚共晶球墨铸铁有初生奥氏体枝晶、共晶和过共晶球墨铸铁有初生石墨球在液相中析出。共晶结晶时，共晶奥氏体与石墨球分别单独形核。
石墨球在液体中自由长大到一定尺寸后，在石墨球外围形成奥氏体晕圈。同时奥氏体按枝晶状方式生长，并逐渐在枝晶旁析出石墨球。石墨球与奥氏体枝晶的碰撞与接触形成共晶晶粒，石墨球被奥氏体包围。碳原子通过奥氏体壳向石墨球扩散，石墨球得到显著长大。随着温度降低，石墨-奥氏体共晶晶粒不断长大，游离奥氏体也会自由生长。当所有液相变成固相后，凝固结束。对球墨铸铁凝固过程的认识建立在球墨铸铁属于离异共晶以及熔液内存在运动两个事实的基础上，强调奥氏体枝晶的单独存在和它在凝固过程中的作用。采用着色腐蚀技术，金相显示了球墨铸铁缩松区中奥氏体枝晶的组织形貌，分析了球铁缩松的形成机制。研究表明，奥氏体枝晶对缩松缺陷的类型及形成机制具有显著影响。可见，缩松形成于上述形成过程的第二阶段，枝晶形成骨架后，凝固较早的区域对热中心的异地抽吸液体流动是球铁缩松形成的主要原因。并且，随冷却速度增大，枝晶析出量增大，而石墨析出量减小，共晶前期凝固收缩增大，缩松倾向也增大。指出宏观缩松常常出现在枝晶晶簇间隙，产生于共晶凝固前期树枝晶骨架形成后，是异地凝固收缩造成对热节中心(厚壁处)铁液抽吸流动的结果；微观缩松是于凝固末期，晶簇间隙中的凝固收缩得不到补偿而产生的微小孔洞；枝晶数量增多，形态趋于发达，液态金属异地抽吸作用增强，易于形成宏观缩松；反之，枝晶数量减少，形态粗壮，倾向于形成显微缩松。
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