高韌鐵素體球墨鑄鐵組織及性能的研究.pdf

1、本文以高硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵為研究對象，在球鐵EN-GJS-400-18U-LT的基礎(chǔ)上增加Si的含量，從而獲得性能優(yōu)異的鐵素體球鐵。主要通過設(shè)計不同的模數(shù)、碳當(dāng)量（硅、碳）、球化劑、孕育劑、微量元素等，研究出了兩種適應(yīng)厚大斷面鑄件的高強(qiáng)高韌鐵素體球墨鑄鐵，他們分別是EN-GJS-420-18U-LT和EN-GJS-500-14。
　　對EN-GJS-420-18U-LT進(jìn)行研究，將硅含量提高至2.6％，澆注了模數(shù)5cm的立方

2、體試塊和厚度為70mm的Y型附鑄試塊。附鑄試塊的強(qiáng)度和韌性均十分優(yōu)異，抗拉強(qiáng)度為420MPa，在-20℃情況下V缺口低溫沖擊均值大于12J。通過對模數(shù)5cm立方體試塊內(nèi)部組織觀察，發(fā)現(xiàn)EN-GJS-420-18U-LT材料基本滿足厚大斷面的要求，厚大斷面的不同位置金相組織差異較小，力學(xué)性能變化較小。在該立方體內(nèi)部發(fā)現(xiàn)兩處缺陷。一處缺陷為氣孔和球化劑殘渣相結(jié)合的產(chǎn)物。另一處為未融合的鐵豆缺陷，該缺陷主要是由于澆注系統(tǒng)設(shè)計不合理，充型過程中

3、出現(xiàn)了紊流和卷氣現(xiàn)象，同時在凝固的過程中石墨膨脹所致。
　　對EN-GJS-500-14的碳當(dāng)量研究，將硅含量從3.2%提高到3.5%，澆注了四個模數(shù)4cm的立方體試塊和厚度70mm的Y型附鑄試塊。隨著硅含量和碳當(dāng)量的提高，金相中石墨球數(shù)增加，但石墨形態(tài)變差，石墨球均勻度和圓整度都降低。本文中將出現(xiàn)較大石墨球和碎塊狀石墨的地方定義為“薄弱區(qū)”，主要是模數(shù)4cm立方體試塊靠近邊緣10mm至50mm的一段區(qū)域。同時隨著硅含量的提高，粗

4、大石墨、碎塊石墨增多，薄弱區(qū)有擴(kuò)大的趨勢。
　　對EN-GJS-500-14的碳當(dāng)量研究，隨著硅含量的提高，四個立方體附鑄試塊的抗拉強(qiáng)度、硬度、屈強(qiáng)比均提高，延伸率少量降低。V缺口沖擊值較低，-20℃時沖擊值為3~4J，常溫時沖擊值為5～8J。同時發(fā)現(xiàn)相同Si含量時，隨著C含量提高，沖擊值降低。立方體本體力學(xué)性能測試顯示，從中間到邊緣，抗拉強(qiáng)度和延伸率均有減小的趨勢，薄弱區(qū)尤為明顯。不同試塊的硬度隨著硅含量的提高而提高，而相同試塊

5、的不同位置硬度差別較小。
　　對EN-GJS-500-14使用1＃球化劑，同時加入80ppm的銻，澆注了一組模數(shù)分別為2cm、3cm、4cm、5cm的立方體試塊。碎塊狀石墨消除，在原先薄弱區(qū)位置出現(xiàn)了少量大石墨球。隨著試塊模數(shù)的增加，石墨球數(shù)逐漸降低。相同試塊從中心至邊緣位置，石墨球數(shù)有較大幅度降低。在模數(shù)3cm、4cm、5cm的邊緣區(qū)域發(fā)現(xiàn)了少量光亮的非金屬夾雜物，腐蝕后夾雜物周圍出現(xiàn)珠光體。EDS測試結(jié)果顯示該非金屬夾雜物主要