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灰铸铁性能提高的有效措施

2022-8-17 15:05:37      点击:

铸铁中含有强度和硬度都很低的石墨。石墨破坏了材料的连续性和整体性,使其断裂性能和变形的介质不同于钢,并导致力学性能出现一些特有的变化规律。

    铸铁的力学性能受一系列因素的影响。石墨的形态、数量和分布,基体组织的类型,化学成分、分布状态及铸件成型工艺和处理过程都有一定的影响。

    抗拉强度是衡量铸铁基本力学性能的主要指标。

    灰铸铁强度由基体金属强度和石墨存在状态共同决定。石墨周围的应力集中效应以及石墨对基体连续性的破坏削弱了铸铁的强度。灰铸铁具有类似于钢的基体金属,但其拉伸性质与碳钢有明显的差别。

    灰铸铁的应力-应变曲线只在低应力范围内显示弹性变形特征。应力提高后曲线斜率不断变化表明已经偏离胡克定律。断裂直接发生在最高的应力点。形成这种应力-应变关系特征的主要原因在于低应力作用下,石墨和金属基体不同程度分离,石墨的腔体随之扩大,形成较大的应变量。石墨周边应力集中而产生的局部塑性变形对总变形量有一定的影响。但是比较微小。

    石墨体积增大或石墨片体加长都将导致灰铸铁断裂强度下降。试验表明,基体组织相同、石墨尺寸为0.05-0.3mm的灰铸铁抗拉强度随石墨尺寸增加而接近线性下降;片状石墨体积分数增加时,抗拉强度随之下降。在石墨体积分数相近的情况下,A型石墨对基体的削弱作用最小。

    对于非合金灰铸铁来说,采用孕育处理产生细小的A型石墨+细珠光体基体是提高灰铸铁强度的基本途径。

    在诸多影响灰铸铁强度的因素中,化学成分是主要因素,其中碳硅含量尤为重要。为了提高灰铸铁的强度,在考虑铸件模数和避免出现白口后选用较低的碳当量值,低碳当量有助于促进铁水共晶过冷,细化石墨,提高基体中珠光体含量。

    碳和硅以不完全相同的方式影响铸铁的强度。碳含量高,增加石墨量,促进石墨片体粗化,奥氏体枝晶量相对减少,抗拉强度下降。在碳当量不变的情况下,提高硅含量,碳含量相对降低,石墨量相应减少,初生奥氏体量增加。溶入铁素体的硅有强化作用,有利于提高铸铁强度。但是硅能提高共析转变温度,使珠光体粗化。综合而言,在低碳当量时提高硅碳比,而在碳当量较高时降低硅碳比,都能促使灰铸铁抗拉强度的提高。过低的硅碳比容易使铸件产生白口,应做好孕育处理。

硬度是铸铁工作性能的基本指标之一,而且它也反映材料的强度、耐磨性和可切削性的优劣。工业上常以硬度为衡量灰铸铁铸件质量的一项关键指标。灰铸铁的布氏硬度值与抗拉强度之间处在一定的关系。

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