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球墨铸件微观凝固过程与工业用途

日期：2023-08-18 04:38点击：次
[一]、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

 　　[一]、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。
　　[二]、球墨铸铁件的工业用途
　　因为球墨铸铁件具有良好的品质，所以世界上的一些发达工业从50年代开始就做起球墨铸铁件的生产，提高了产量，到70年代基本完成了球墨铸铁件取代灰铁管的换代，使球墨铸铁件工艺总量比重超过百分之90。而近几年随着城市的加快和建设水平的提高，球墨铸铁行业发展，主要应用于城市供排水及输气管网中，相对于传统使用的灰铁铸件管，球墨铸铁件的强度和韧性较好，而且避免机械刚性接口难以承受外界条件变化的缺点。
　　球墨铸铁件的主要用途：工业和建筑应用中，例如农用车辆的后轴壳，原来是采用铸钢件。道路铺设和建筑工业都需要各种各样的设备，例如推土机和起重机，球墨铸铁件在这些方面都有应用。
　　在工业生产中，球墨铸铁件是一种常用的管材，不仅能够提高球墨铸铁件外表的光滑度，而且使用的时间还能增长，根据工艺的要求对其成分进行适当的标准，能够很好的将球墨铸铁件进行转化。另外球墨铸铁件对硫酸盐镀锌有较好的优化作用。
　　球墨铸铁件是通过球化和接种获得球墨铸铁，提高铸铁的机械性能，特别是塑性和效率，从而获得比碳钢的强度。基于其优异的性能，它已成功用于铸造一些对强度，强度，公差和有较的零件。球墨铸铁已被为仅次于灰铸铁和“并且广泛使用的铸铁材料”。所谓“铁基钢”，主要是指球墨铸铁。
　　球墨铸铁是通过球化和孕育而得的球形石墨，地提高了铸铁的机械性能。球墨铸铁的化学成分要达到规定的球墨铸铁等级和相应的机械性能。
　　球墨铸铁零件的注意事项：
　　1、对化学成分的严格要求，原始铁液所需的碳和硅含量高于灰铸铁，降低了球墨铸铁中锰，磷和硫的含量；
　　2、铁水的温度高于灰口铸铁的温度，以补偿处理过程中铁水的球化和温度损失；
　　3、球化处理，即在铁水中加入球化剂；
　　4、添加接种剂进行接种处理；
　　5、球墨铸铁的流动性和收缩伸长率差，因此需要较高的浇铸温度和浇铸系统的尺寸。采用顺序凝固原理合理应用冒口和冷铁；
　　6、球墨铸铁零件需要进行热处理。