厚大斷面球鐵的顯微組織及力學(xué)性能.pdf

1、隨著重型機(jī)械工業(yè)特別是核電工業(yè)的發(fā)展，厚壁、大型球鐵件得到越來越廣泛的應(yīng)用。由于斷面過厚，凝固時(shí)間長，由此導(dǎo)致球化衰退與孕育衰退而發(fā)生石墨的畸變，形成各種非球狀石墨，造成球鐵性能的下降。
　　本文利用外加冷鐵強(qiáng)制冷卻的扇形試塊模擬百噸級(jí)厚大斷面球鐵容器的凝固過程，采用光學(xué)顯微鏡，掃描電鏡對厚大斷面球鐵的微觀組織進(jìn)行了分析，并研究了凝固時(shí)間對拉伸性能的影響規(guī)律及其斷裂機(jī)制，分析了常溫和低溫（-40℃）條件下的沖擊韌性以及低溫（-40

2、℃）條件下的斷裂韌性。
　　從扇形試塊的凝固曲線可以發(fā)現(xiàn)，由于采用了內(nèi)外強(qiáng)制冷卻，縮短了共晶轉(zhuǎn)變時(shí)間，扇形試塊中心的凝固時(shí)間為190分鐘；內(nèi)外冷鐵中都存在著比較明顯的溫度梯度，增強(qiáng)了鑄型的激冷能力，使鑄件內(nèi)部溫度梯度增大，糊狀區(qū)域變窄，縮短了扇形試塊的凝固時(shí)間，石墨球趨于圓整，保證了球化級(jí)別。
　　凝固速度對石墨球數(shù)量的影響明顯，隨著凝固時(shí)間延長，石墨球數(shù)量逐漸減少，尺寸隨之增大，而石墨球所占面積基本保持不變；扇形試塊邊緣石

3、墨球的形狀因子（SF）峰值出現(xiàn)在0.8～0.9處，而心部SF峰值出現(xiàn)在0.6～0.7處，說明隨著冷卻速度降低，石墨圓整度也隨之下降；同時(shí)，基體組織幾乎全部為鐵素體組織，但在最后凝固的心部反而出現(xiàn)一定數(shù)量的珠光體組織。
　　扇形試塊不同位置的拉伸實(shí)驗(yàn)表明，凝固時(shí)間對厚大斷面球鐵抗拉強(qiáng)度的影響較小。斷裂機(jī)理為鐵素體基體發(fā)生長位移的塑性變形，石墨和鐵素體基體形成的空穴不斷擴(kuò)大，導(dǎo)致脫離。常溫沖擊斷裂的機(jī)理為壓縮側(cè)的試樣邊緣為韌-脆性混合