生產(chǎn)球墨鑄鐵件時(shí),球化率、石墨球數(shù)量和石墨球平均尺寸等是基本的質(zhì)量要求。在石墨球化正常的條件下,其切割基體的作用較在灰鑄鐵中大為減輕。通過(guò)控制基體組織,可以在很大的范圍內(nèi)調(diào)整球墨鑄鐵的力學(xué)性能,以適應(yīng)多種不同工況條件的要求。除等溫淬火球墨鑄鐵和高鎳奧氏體球墨鑄鐵外,常規(guī)的球墨鑄鐵目前已有10多種牌號(hào),抗拉強(qiáng)度可以在350~900 MPa之間改變,最低伸長(zhǎng)率則可相應(yīng)地在22%~2%之間改變。QT450-10、QT500-7、QT550-5和QT600-3等牌號(hào)的球墨鑄鐵件都是由控制基體組織中鐵素體與珠光體所占的份額、以確保力學(xué)性能符合要求來(lái)實(shí)現(xiàn)的。一般說(shuō)來(lái),生產(chǎn)這類球墨鑄鐵件時(shí),應(yīng)力求通過(guò)控制鑄鐵的化學(xué)成分和生產(chǎn)過(guò)程中的各項(xiàng)工藝條件,使鑄件的鑄態(tài)組織符合要求,以避免費(fèi)時(shí)、耗能的熱處理工序。 在工藝控制不足以確保鑄鐵強(qiáng)度的情況下,加入少量銅、鎳之類的合金元素,也是常用的應(yīng)對(duì)措施,但是,這樣做,既提高了生產(chǎn)成本,還要耗用珍貴的資源。 隨著對(duì)球墨鑄鐵認(rèn)識(shí)的逐漸深入,十多年前,歐洲就開(kāi)始注意到硅在球墨鑄鐵中強(qiáng)化鐵素體的作用,瑞典的研究工作發(fā)現(xiàn):用途很廣的500-7牌號(hào)球墨鑄鐵中,將硅含量提高到3.5%,基體組織全部是鐵素體,不僅可以在保持抗拉強(qiáng)度在500MPa的條件下提高伸長(zhǎng)率,更為重要的是,鑄件的硬度均勻、切削性能顯著改善。在此基礎(chǔ)上,國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 1083《球墨鑄鐵分類》2004年修訂時(shí),補(bǔ)充了一項(xiàng)“高硅球墨鑄鐵”的牌號(hào)JS500-10。歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 1563《球墨鑄鐵件》2011年修訂時(shí),補(bǔ)充了3項(xiàng)“固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵”牌號(hào)。 固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵的牌號(hào)和力學(xué)性能要求(不同鑄件壁厚的最低值) 2012年,德國(guó)Herbert L?blich發(fā)表了有關(guān)硅固溶強(qiáng)化的鐵素體球墨鑄鐵力學(xué)性能的研究報(bào)告。2013年,日本九州大學(xué)和日之出水道機(jī)器公司技術(shù)開(kāi)發(fā)部也對(duì)此進(jìn)行了試驗(yàn)研究。硅是地殼中蘊(yùn)藏量最豐富的元素,無(wú)匱乏之虞,而且,在各種鑄鐵中,硅都是主要構(gòu)成元素之一,對(duì)鑄鐵組織中石墨的形態(tài)、數(shù)量,乃至基體組織的形成,都有非常重要的作用。 近年來(lái),為了遵循可持續(xù)發(fā)展的理念,除了對(duì)鑄鐵件功能的要求日益增強(qiáng)以外,還增加了輕量化、低成本、節(jié)能減排、珍惜資源等多方面的要求。因此,各國(guó)鑄造行業(yè)都非常重視改進(jìn)鑄鐵材質(zhì)方面的研究、開(kāi)發(fā)工作,尤其是硅在鑄鐵作用及其機(jī)理的研究與應(yīng)用工作,有待鑄造同仁進(jìn)一步挖掘。
球墨鑄鐵管:
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