哈工大熱處理原理與工藝大作業(yè)球墨鑄鐵件熱處理

1、封面2012年年4月月球墨鑄鐵 球墨鑄鐵的特性球墨鑄鐵的金相球狀石墨的形成 石墨的核心 形核的條件形核物質(zhì)球墨鑄鐵孕育的目的 球墨鑄鐵的孕育 提高孕育的措施球的生長模型 石墨球螺旋生長模型a）生長成的球體 b）角錐體單晶 c）錐頂角與的關(guān)系球的金相形貌球化分級(jí)球化分級(jí)球化分級(jí)球化級(jí)別說明球化率（）1級(jí)石墨呈球狀，少量團(tuán)絮，允許極少量團(tuán)絮狀952級(jí)石墨大部分呈球狀，余為團(tuán)狀和極少量團(tuán)絮狀90953級(jí)石墨大部分呈團(tuán)狀，余為團(tuán)絮狀，允許有極少量蠕蟲狀80904級(jí)石墨呈大部分絮狀或團(tuán)狀，余為球狀、少量蠕蟲狀70805級(jí)石墨呈分散分布的蠕蟲狀、片狀及球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀60706級(jí)石墨呈聚集分布的蠕蟲狀、

2、片狀及球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀小于60%石墨大小級(jí)別3級(jí)4級(jí)5級(jí)6級(jí)7級(jí)8級(jí)石墨直徑（100）mm255012-256-123-61.5-31.5GB94411998球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)將石墨大小分成六級(jí)。 球墨鑄鐵石墨球的大小對(duì)力學(xué)性能的影響很大，減小石墨球徑，增加石墨球在單位面積的個(gè)數(shù)可以明顯地提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性。 石墨球徑的減小，使單位面積上球墨鑄鐵數(shù)量增多，可使抗疲勞強(qiáng)度提高，因此，細(xì)化石墨也是提高抗疲勞強(qiáng)度的一個(gè)要求。珠光體粗細(xì)珠光體的粗細(xì)珠光體數(shù)量珠光體數(shù)量分散鐵素體 球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)評(píng)定鐵素體數(shù)量。其百分比，按大多數(shù)視場對(duì)照?qǐng)D片評(píng)定。一般不檢查牛眼鐵素體數(shù)量，僅檢查與其共存

3、的珠光體數(shù)量。分散的鐵素體數(shù)量磷共晶數(shù)量磷共晶體在球墨鑄鐵中對(duì)性能的危害比在灰鑄鐵中大得多。沿晶界分布的二元或三元磷共晶體，強(qiáng)烈降低球墨鑄鐵的韌性、塑性和強(qiáng)度，受沖擊時(shí)，裂痕總是沿磷共晶體邊緣開始開裂。磷共晶數(shù)量滲碳體數(shù)量滲碳體數(shù)量馬氏體、貝氏體 球墨鑄鐵中的奧氏體、貝氏體、馬氏體是由奧氏體、上貝氏體或下貝氏體通過等溫淬火，加入適當(dāng)元素獲得。球鐵的化學(xué)成分碳 碳當(dāng)量硅錳磷硫合金元素 凝固1、球墨鑄鐵有較寬的共晶溫度范圍2、球墨鑄鐵的糊狀凝固特性3、球墨鑄鐵具有較大的共晶膨脹 從鐵碳合金的平衡圖看來，在共晶成分附近，凝固的溫度范圍并不寬。實(shí)際上，鐵液經(jīng)球化處理和孕育處理后，其凝固過程偏離平衡條件

4、很遠(yuǎn)，在共晶轉(zhuǎn)變溫度（1150）以上150左右，即開始析出石墨球，共晶轉(zhuǎn)變終了的溫度又可能比平衡共晶轉(zhuǎn)變溫度低50左右。缺陷球化不良縮孔和縮松 縮孔和縮松 特征：縮孔發(fā)生于第一次收縮階段。表面凹陷及局部熱節(jié)凹陷，含氣孔的暗縮孔，內(nèi)壁粗糙?？s松發(fā)生于第二次收縮階段。被樹枝晶分割的溶池處成為真空，凝固后的孔壁粗糙、排滿樹枝晶的疏松孔為縮松。 原因：碳當(dāng)量低，磷含量高，增加縮孔縮松傾向。 措施：提高鑄型剛度，如使用樹脂砂，提高鐵液碳當(dāng)量。石墨漂浮反白口夾渣應(yīng)力變形和裂紋碎塊狀石墨 碎塊狀石墨 特征：出現(xiàn)在Ce等活性元素富集在共晶團(tuán)邊界，促使該區(qū)域過飽和析出而形成蠕蟲狀石墨，其斷面形態(tài)為碎塊狀。 原因

5、：冷卻緩慢，共晶凝固時(shí)間過長引起的成分偏析和孕育衰退。 措施：選用純凈爐料并限制Ce等元素的含量，控制較低的碳當(dāng)量，加入Sb、Y、Bi等微量元素。皮下氣孔鑄鐵件的形式1、大斷面球墨鑄鐵2、鑄態(tài)球墨鑄鐵件3、薄壁球墨鑄鐵件4、高強(qiáng)度高韌性球鐵 薄壁鑄態(tài)球墨鑄鐵鑄鐵件的工藝 在歐美發(fā)達(dá)國家的閥門鑄造工藝中，日趨使用薄壁鑄件，可以節(jié)約資源。 薄壁鑄態(tài)球墨鑄鐵件是壁厚僅為幾毫米的鑄件。由于薄壁，共晶凝固時(shí)冷卻速度極快，所以抑制白口組織的出現(xiàn)成為首要問題。薄壁鑄鐵件 在鑄鐵凝固時(shí)，存在石墨共晶與滲碳體共晶兩種形式。在平衡狀態(tài)圖中，前者的溫度比后者高。為了要避免白口的產(chǎn)生，應(yīng)使石墨共晶凝固過程在溫度達(dá)到滲碳體共晶以前完成，這就需要提高石墨共晶的凝固速率，而在一定的冷卻速度下，球鐵共晶團(tuán)的生長速度是一定的，因此提高石墨共晶的凝固速度，就必須增加共晶團(tuán)數(shù)量。 因此，為防止白口，對(duì)球墨鑄鐵的某一冷卻速度，存在對(duì)應(yīng)的臨界共晶團(tuán)數(shù)，即臨界石墨球數(shù)。只有石墨球數(shù)大于該臨界數(shù)，才能避免白口出現(xiàn)。 當(dāng)鑄件越薄，冷卻速度越大時(shí)，所需的臨界石墨球數(shù)越多。 研究表明，為增加石墨球數(shù)目，添加稀土Bi是十分有效