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灰铸铁组织里的石墨是以片状存在,球墨铸铁组织里的石墨是以球状存在的.组织上的差别导致它们的性能也有巨大差异:灰铸铁强度//塑性低(片状石墨割裂基体,引起应力集中),脆性大,消振性能好.主要用来生产一些强度要求不高,主要承受压应力的各种箱体//底座等.球墨铸铁:球形石墨对基体的割裂作用降到,应力集中作用小,故其强度很高,可以和中碳钢蓖美,可以充分发挥基体的性能,且有一定的塑性和良好的韧性.常用来制作一些强韧性要求高且形状复杂(铸造性能比钢好,但比灰铸铁要差)的工件,比如内燃机曲轴//连杆等之类的零件.球墨铸铁一般还可以经过热处理来进行强化,而灰铸铁一般不能经过热处理来提度(片状石墨的影响). 一、美国标准ASTM中关于铸件硬度的要求灰口铁铸件(ASTM A48-92)适用于主要考虑抗拉强度的一般工程用灰口铁铸件,铸件根据不同铸造试棒的抗拉强度分级。在此类铸铁件中,化学成分相对于抗拉强度来说是次要的。铸件在订货或生产时,根据单独铸造的试样性能分成若干个等级,每一等级采用一个数字后接一字母表示,数字表示单独铸造试棒的小抗拉强度,字母表示试棒的规格。例如:灰口铁铸件,ASTM A48,30B级表示按标准ASTM A48生产的,小抗拉强度为30千磅/英寸2(207MPa),试棒的公称直径为1.2英寸(30.5mm)。标准述及“在生产厂和购买方达成书面协议时,要求铸件满足硬度、化学成分、显微组织、压漏、X线检验无缺陷、尺寸、表面精度等要求是必要的“。
未处理进口球铁材料的综合力学性能较国产球铁材料优越性明显,尤其是疲劳性能和冲击性能,差异非常明显。前者的疲劳极限为275MPa而后者仅为150MPa,前者常温冲击吸收功为7J而后者只有4J;热等静压处理对材料组织变化有明显的作用,热等静压处理后基体组织分布更加均匀,基体上石墨球的球径差异较未处理球铁材料更小,石墨球大小等级及球化等级变化不明显,随着热等静压冷却速度的降低,基体中珠光体的含量降低,铁素体含量增加,石墨球变化较小;热等静压处理通过影响材料基体组织进而影响到材料的力学性能,在热等静压处理后材料的综合性能的到了明显的提高,尤其表现在疲劳性能和冲击性能方面,热等静压处理后进口球铁材料的疲劳性能提高约20%而国产球铁疲劳性能提高约70%~,即国产球铁在通过热等静压处理提高疲劳性能方面较进口球铁材料具有更大的潜力,而热等静压处理后进口球铁冲击性能提高以上,优于国产球铁材料在冲击性能方面的改善效果;热等静压处理后材料的拉伸强度和硬度随着基体珠光体跟铁素体含量的变化而变化,基体中珠光体含量增加,材料拉伸强度跟硬度增加,反之材料拉伸强度和硬度降低。但并非线性关系。总之,合理的热等静压处理工艺能在一定程度上改善材料的综合力学性能,因此,寻求更加合理的热等静压处理工艺有很大的现实意义。
中国球墨铸铁生产起步很早,1950年就研制成功并投入生产,中国的球墨铸铁年产量达230万吨,位于美国、日本之后,居第三位。适合中国国情的稀土镁球化剂的研制成功,铸态球墨铸铁以及奥氏体-贝氏体球墨铸铁等各个领域的生产技术和研究工作均达到了很高的技术水平。(1)铸态珠光体球墨铸铁曲轴和铸态铁素体球墨铸铁汽车底盘零件分别在我国第二汽车厂、南京汽车厂和汽车厂相继投产。这标志着中国铸态球墨铸铁生产达到了较高水平。与之相适应的包外脱硫、双联法熔炼、瞬时孕育、孕育块技术以及音频检测和热分析快速分析等技术的采用,则标志着中国大量流水生产汽车铸件的技术水平与先进水平的差距正在缩小。试验研究了大断面(壁厚大于120mm)球墨铸铁的冶金因素以及相应的生产工艺措施。采用适量的钇基重稀土复合球化剂、强制冷却、顺序凝固、延后孕育,必要时添加量锑、铋等可防止球墨铸铁件中心部位的石墨畸变和组织疏松等,现已成功地制作了38吨重的大型复杂结构件,17.5吨重的柴油机体、截面为805mm的球墨铸铁轧辊等。
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