石墨形态和氧化夹杂对灰铸铁力学性能的影响.doc

石墨形态和氧化夹杂对灰铸铁力学性能的影响 侯起飞 杨娟2 王刘利2 刘胜新1,2　孙玉福2　 1.　河南省中原内配股份有限公司　孟州 454750　 2.　郑州大学　材料科学与工程学院　郑州　450002 摘要：采用组织分析和力学性能测试相结合的方法，研究了灰铸铁中石墨长宽比和氧化物夹杂物含量对抗拉强度及杨氏弹性模量的影响规律。结果发现，石墨长宽比对灰铸铁的抗拉强度没有明显影响，但减小石墨长宽比对提高杨氏弹性模量有利。氧化夹杂对灰铸铁的杨氏弹性模量有明显的影响，夹杂越少，其杨氏弹性模量相对越高。减少氧化夹杂将有利于提高灰铸铁的杨氏弹性模量。 关键词：灰铸铁，石墨长宽比，氧化夹杂，抗拉强度，杨氏弹性模量 Effect of gaphite morphology and oxide inclusion on mechanical properties of gray cast iron Abstract：’s modulus were investigated by microstructures analysis and mechanical properties examination. The results show that the the ratio of length to width for graphite has little influence on the tensile strength. However, decreasing the ratio of length to width for graphite will be helpful to improve the Yong’s modulus. The oxide inclusion has visible influence on the Yong’s modulus. The less amount of oxide inclusion in the gray cast iron, the higher Yong’s modulus will be obtained. Decreasing the amount of impurities in the gray cast iron will be very important to increase its Yong’s modulus. Key：gray cast iron；；；；’s modulus 1 引言 灰铸铁的弹性模量反映其抵抗塑性变形的一种能力，代表着其刚性的大小，其值将直接影响铸铁件的尺寸稳定性[1]。弹性模量的大小是保证缸体、曲轴等重要铸件的精度，减少其工作过程中发生变形的重要指标。一般认为影响灰铸铁弹性模量的主要因素片状石墨的数量和形态。具有D型石墨的灰铸铁比具有A型石墨的弹性模量高[2]。节能降耗、汽车轻量化和大功率化的发展，对灰铸铁。2试验方法 φ30的圆柱形试样，材料的化学成分如表1所示。 表1 试样的化学成分（wt/%） C Si Mn P S 微量元素 孕育剂 3.20 1.80 0.73 0.317 0.0206 Mo、Ni、Cu、Cr等 硅锶 3.11 1.86 0.76 0.334 0.022 硅锶锰 3.11 1.95 0.74 0.308 0.0204 硅锶稀土 3.16 2.03 0.7 0.32 0.1132 硅锶 2.2 组织参数的测定 从试棒的相同位置取样，经过打磨→磨光→抛光后，首先用3%-4%硝酸酒精进行浸蚀，利用光学显微镜对试样基体组织进行定量分析；然后重新抛光，在不浸蚀的条件下，利用光学显微镜观察石墨形态及其分布；利用扫描电镜及其能谱对氧化夹杂进行分析。 采用人工方法，选用相同放大位数的金相图片，利用ImageTool软件测量石墨的长宽比（L/D）。每个试样选择5个视场, 每个视场随机选择50个石墨，将所测结果平均后即获得该试样的石墨长宽比。利用ImageTool软件测量氧化夹杂的体积分数。 2.3 力学性能测试 按GB/T228-2002规定将圆柱形试棒加工成￠1GB/T 22315-2008规定进行拉伸试验，利用SANS-CMT5205万能材料试验机上测试材料的抗拉强度和杨氏弹性模量。 3 试验结果与分析 3.1各种试样的金相组织特点 利用光学金相显微镜进行观察发现，四种试样中组织均为细片状珠光体+片状石墨+磷化物组织，其中珠光体的含量均大于98%。图1为孕育剂加入量相同时，不同种类孕育剂所对应的显微组织。可以看出：四种试样中的石墨形态均以A型为主，但石墨的长宽比有所不同。定量测量结果显示，图1（a）、（b）、（c）、（d）中石墨的长宽比（L/D）都大于15，并依次减小（见图2）。