高強(qiáng)度高伸長率球墨鑄鐵材質(zhì)(QT700-10)研究.pdf

1、本課題為高強(qiáng)度高仲長率球墨鑄鐵材質(zhì)的開發(fā)及相關(guān)基礎(chǔ)性研究，主要目標(biāo)是在鑄態(tài)條件下穩(wěn)定實現(xiàn)QT700-10，并涉及到球化孕育機(jī)理評述、球化孕育之間的內(nèi)在聯(lián)系探討、原始奧氏體形貌特性分析等內(nèi)容。
　　借鑒高硅固溶強(qiáng)化鐵素體的技術(shù)方案，本文在傳統(tǒng)成分基礎(chǔ)上適當(dāng)提高Si/C比，走固溶強(qiáng)化鐵素體、細(xì)化珠光體精細(xì)復(fù)合的路線，通過成分優(yōu)化及工藝改進(jìn)，最終實現(xiàn)QT700-10。首先進(jìn)行組織分析，可同時滿足高強(qiáng)度、高伸長率要求的球鐵材質(zhì)應(yīng)有如下特性

2、:細(xì)小圓整的石墨球、強(qiáng)壯的奧氏體骨架以及適宜含量且足夠強(qiáng)化的鐵素體。其后進(jìn)行方案設(shè)計:全廢鋼增碳的方式合成球墨鑄鐵以及適當(dāng)提高Si/C比均有利于獲得強(qiáng)壯的奧氏體骨架并充分發(fā)揮其承載作用;通過對熔煉工藝、球化孕育處理過程等加以優(yōu)化和穩(wěn)定可保證良好的球化孕育效果，得到細(xì)小圓整石墨球的同時，因為共晶團(tuán)的細(xì)化還可減弱元素的偏析影響;基體組織的控制難點在于既要保證鐵素體有一定的量又要保證其得到足夠的強(qiáng)化，因此選擇均對鐵素體有固溶作用的Si、Mn、

3、Cu為主要合金元素，其中Si起主要的固溶強(qiáng)化作用，Mn、Cu輔助固溶的同時保證足夠的珠光體強(qiáng)化，調(diào)整三者的配比可得到理想的鐵素體、珠光體比例。通過上面的工作，得到成功實現(xiàn)QT700-10的具體方案，其后還應(yīng)對其進(jìn)行多次重復(fù)以校驗方案的穩(wěn)定性和復(fù)現(xiàn)性。
　　結(jié)果顯示:在以75％的增碳劑吸收率為指標(biāo)的熔煉工藝下，利用1.7％的球化劑配合1％的75硅鐵的一次孕育以及0.2％的Sr硅鐵的隨流孕育作用，可保證良好的球化孕育效果;將成分控制在

4、C3.2％、Si3.2％、Mn0.8％、Cu0.4～0.5％，可在鑄態(tài)下穩(wěn)定實現(xiàn)QT700-10;上述技術(shù)方案有很好的復(fù)現(xiàn)性，最終的基體組織為40％左右的固溶強(qiáng)化鐵素體配合細(xì)層片珠光體，球化率維持在90％左右。
　　試驗發(fā)現(xiàn):球化過程有激化孕育衰退的一面，球化劑用量越多，孕育衰退越嚴(yán)重;僅僅改變球化劑的用量，難以將石墨由團(tuán)絮狀優(yōu)化為球團(tuán)狀，進(jìn)行隨流孕育，方可帶來球化孕育效果尤其是抗衰退特性的顯著增強(qiáng);Sr硅鐵的孕育作用強(qiáng)于75硅鐵

5、，原因應(yīng)在于Sr的活性強(qiáng)于Mg，因此球化劑用量稍過以及稍有不足時均可保證六方型硅酸鹽相（SrOSiO2）的順利形成。
　　本文認(rèn)為:球化過程和孕育過程密不可分，二者共同調(diào)節(jié)熔體中O的含量及其存在形式進(jìn)而影響石墨的球化孕育特性。在保證石墨球狀生長方面，球化元素承擔(dān)主要的脫氧作用，凈化鐵液但又應(yīng)避免脫氧過度;孕育元素具備一定的輔助脫氧能力，但主要通過促進(jìn)石墨形核、細(xì)化石墨來保證石墨的球形。球化孕育相配合使熔體含氧量維持在適宜狀態(tài)，球化