球墨铸铁特性及其应用.ppt

球墨铸铁特性及其应用 球墨铸铁的概念 球墨铸铁的概况 球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石墨析出的铸铁。与灰铸铁相比，其金相组织的最大不同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐石墨的存在，使得石墨对金属基体的切口作用大为减少，基本消除了片状石墨引起的应力集中现象，使得金属基体的强度利用率达到70－90％，从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。 球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金化等措施来进一步提高其使用性能。比如，处理过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸率高达24％；抗拉强度可以高达1400MPa，基本接近钢材。 与钢材相比，球墨铸铁还有很多优点。比如铸造性能好，成本相对较低。 由于球墨铸铁产量的不断增加，性能不断开发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景广阔的金属结构材料。 球墨铸铁铸件形式 1、大断面球墨铸铁 2、铸态球墨铸铁件 3、薄壁球墨铸铁件 4、高强度高韧性球铁 球墨铸铁的性能 球墨铸铁的力学性能以抗拉强度和延伸率两个指标作为验收依据。 GB规定的球墨铸铁牌号 序号 牌号 最小值 布氏硬度 主要金相组织 抗拉强度σb（MPa） 屈服强度σ0.2 （MPa） 延伸率（％） 1 QT400-18 400 250 18 130－180 铁素体 2 QT400-15 400 250 15 130－180 铁素体 3 QT450-10 450 310 10 160－210 铁素体 4 QT500-7 500 320 7 170－230 铁素体＋珠光体 5 QT600-3 600 370 3 190－270 珠光体＋铁素体 6 QT700-2 700 420 2 225－305 珠光体 7 QT800-2 800 480 2 245－335 珠光体或回火组织 8 QT900-2 900 600 2 280－360 贝氏体或回火索氏体 一、球墨铸铁的力学性能 1、净荷载性能 （1）硬度 球墨铸铁的硬度主要取决于基体组织，而且与抗拉强度、延伸率等净荷载性能有相应的关系。 （2）强度和塑性 球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织，下贝氏体或回火马氏体强度最高，其次是上贝氏体、索氏体、珠光体。 随着铁素体增多，强度下降，延伸率增加。奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。 ℃ 2、动荷载性能 （1）冲击韧度：铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁由于 上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的变化范围较大。 基体组织 冲击韧度 （J/cm2） 铁素体 50－150 珠光体 15－35 贝氏体 30－100 回火索氏体 20－60 J 铁素体球墨铸铁试样冲击吸收功－温度曲线 各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度 （2）疲劳强度 某些球墨铸铁具有很高的疲劳强度，相当于45号正火钢，如珠光体球铁。 材料 抗拉强度σb （MPa） 疲劳强度σ－1 （MPa） 疲劳强度/抗拉强度 铁素体球铁 461 206 0.45 铁素体球铁 470 245 0.52 珠光体球铁 735 255 0.347 珠光体球铁 760 269 0.35 珠光体球铁 710 262 0.37 贝氏体球铁 1170－1470 304－343 0.2-0.26 铁素体球铁 490 210 0.43 珠光体－铁素体球铁球铁 621 276 0.44 回火马氏体球铁 931 338 0.36 上贝氏体球铁 1088 412 0.38 各种基体组织球墨铸铁的弯曲疲劳强度 3、高温性能 （1）硬度 各种球墨铸铁低温下有很好的硬度，但在540℃时开始粒状化，高于650℃ 开始分解，硬度开始下降并逐渐接近铁素体球墨铸铁的硬度。 （2）高温短时力学 性能 图中表明球墨铸铁抗拉强度随温度升高而降低。 延伸率中，铁素体先显著降低再急剧升高，珠光体缓慢下降，然后显著增加。 （3）高温蠕变和持久强度 材料 常温（20℃）力学性能 试验温度℃ 高温持久强度（MPa) 抗拉强度σb 延伸率δ 100h 1000h 退火铁素体 433.0 22 427 538 649 210.7 68.3 22.7 169.5 51.5 152.5 正火珠光体 901.6 5 427 538 649 352.8 115.2 27.4 285.2 62.2 16.7 奥氏体 429.2 35 427 538 649 277.3 176.4 81.8 236.2 142.1 60.8 (4