球铁性能与基体组织.ppt

球铁性能与组织,1、铁-碳相图2、球铁的基体组织3、球墨铸铁的力学性能,1、铁碳相图,1.1铁碳合金的平衡组织,1、2铁碳合金的非平衡组织,2、球铁的基体组织,2、1球化分级,GB94411998球墨铸铁金相检验标准将石墨大小分成六级。球墨铸铁石墨球的大小对力学性能的影响很大，减小石墨球径，增加石墨球在单位面积的个数可以明显地提高球墨铸铁的强度、塑性和韧性。石墨球径的减小，使单位面积上球墨铸铁数量增多，可使抗疲劳强度提高，因此，细化石墨也是提高抗疲劳强度的一个要求。,2、2石墨大小石墨球大小分级(GB9441-1988),2、3铁素体根据GB9441-1988球墨铸铁金相检验评定铁素体数量。其百分比，按大多数视场对照图片评定。一般不检查牛眼铁素体数量，仅检查与其共存的珠光体数量,2、4珠光体在球墨铸铁中，珠光体的形态一般分三级：粗状珠光体、片状珠光体、细片状珠光体。随着珠光体的细化，球墨铸铁的强度和硬度有所提高。若基体为粒状珠光体，则球墨铸铁在保持一定强度的同时，具有更高的塑性。,2、5奥氏体、贝氏体、马氏体由奥氏体、上贝氏体或下贝氏体通过等温淬火，加入适当元素获得。2、6渗碳体渗碳体多呈针状、条状，在球墨铸铁中易使基体变脆，故应避免其出现。2、7磷共晶体磷共晶体在球墨铸铁中对性能的危害比在灰铸铁中大得多。沿晶界分布的二元或三元磷共晶体，强烈降低球墨铸铁的韧性、塑性和强度，受冲击时，裂痕总是沿磷共晶体边缘开始开裂。,3、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，热处理后的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。新标准改为有缺口！,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。,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,(4)抗疲劳强度,4、低温性能随温度降低，球墨铸铁逐渐发生由韧性向脆性的转变，尤其在脆性转变温度以下，冲击值急剧下降。同时，屈服强度提高，延伸率下降，对应力集中的敏感性明显增加，表现为屈服以后变形量较小即断裂。对于常温下塑韧性较好的铁素体球墨铸铁，低温下抗拉强度提高。,铁素体和珠光体的低温拉伸性能Si：2.1%；P：0.09%,球墨铸铁的物理性能,1、密度（1）球墨铸铁的常温密度,（2）熔融状态镁球墨铸铁的密度,备注（1）C:3.44%，Si:2.56%，Mn:0.22%，P:0.11%（2）C:3.33.6%，Si:1.6-2.6%，Mn:0.4-0.5%，,2、线膨胀系数随着温度升高，线膨胀系数缓慢增加，600以后显著增加。,（3）热导率热导率取决于成分、组织、石墨形态和温度。石墨比基体组织的导热性好，石墨沿基面又比沿C轴的导热性好。含碳量越高，导热性越好；球化率越低，导热性越好；温度越低，导热性越好。球墨铸铁热导性高于钢，但低于灰铸铁。,球墨铸铁的其他性能,1、减震性球墨铸铁的减震性优于钢，劣于灰铸铁。球化率越高，减震性越差。温度上升，灰铸铁的减震性下降，但是对球墨铸铁的影响很小。球墨铸铁的弹性模量高于灰铸铁，因此其声波传播速度，固有频率都高于灰铸铁。利用声学的差别，可检验球化率等级。,2、切削性能球墨铸铁含有较多的石墨，起到切削润滑作用。因此球墨铸铁的切削阻力小于钢，切削速度较高。珠光体增多使球墨铸铁的切削性能下降，贝氏体球墨铸铁切削性能较差。所以，阀门中使用球墨铸铁时，都是采用铁素体珠光体的基体类型。,3、焊补性球墨铸铁不能焊接，只能焊补。当球墨铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和近焊缝区易产生白口或马氏体组织，形成内应力和裂纹。为此，国家标准GB/T100441988规定了适用于球墨铸铁焊补用的焊条，按照要求，可获得高强度珠光体基体球墨铸铁的焊缝。,4、耐热性球墨铸铁中的石墨彼此分离，与灰铸铁相比，可阻碍高温下氧的扩散。因此球墨铸铁的抗氧化性和抗生长性均优于灰铸铁，也优于可锻铸铁。铁素体球墨铸铁的高温抗生长性优于珠光体球墨铸铁。提高硅含量或铝含量可改善球墨铸铁的抗氧化性及耐热性。,5、耐腐蚀性在大气中球墨铸铁耐蚀性优于钢，与灰铸铁、可锻铸铁相近。球墨铸铁在土壤的耐蚀性优于钢，与灰铸铁相近。球墨铸铁抗点蚀能力略强，但球墨铸铁管经腐蚀后的强度损失则小于灰铸铁管。球墨铸铁在室温，0.5%的硫酸溶液的耐蚀性与灰铸铁大体相同，开始阶段球墨铸铁的腐蚀率低于灰铸铁，但在灰铸铁表面形成石墨化层后腐蚀速度下降，球墨铸铁则无下降倾向，而在后期高于灰铸铁。球墨铸铁和灰铸铁在碱溶液中的耐蚀性良好，与钢相近。球墨铸铁对有机物、硫化物、熔融金属（低熔点）的耐蚀性与灰铸铁相近。,6、耐磨性球墨铸铁是良好的耐磨和减磨材料，耐磨性优于同样基体的灰铸铁、碳钢以致低合金钢。（1）润滑耐磨球墨铸铁的耐磨性优于灰铸铁。（2）磨料磨损球墨铸铁在磨料磨损条件下也有一定应用。但与白口铸铁、低合金钢相比，普通球墨铸铁的耐磨性并不太好，只有合金球墨铸铁或合金贝氏球墨铸铁有良好的耐磨性。,球墨铸铁的应用,铁素体球墨铸铁的性能及应用铁素体球墨铸铁是基体组织中，铁素体占到80以上，余量为珠光体的球墨铸铁，典型牌号为QT400-15，QT40018，QT40010。其性能特点为塑性和韧性较高，强度较低。这种铸铁用于制造受力较大而又承受振动和冲击的零件。目前在国外一些用离心铸造方法大量生产的球墨铸铁铁管也是铁素体，并能承受地基下沉以及轻微地震所造成的管道变形，而且具有比钢高得多的耐腐蚀性，因而具有高的可靠性及经济性。,混合基体球墨铸铁的性能及应用QT500-7，QT600-3属铁素体和珠光体混合基体的球墨铸铁，这种铸铁由于有较好的强度和韧性的配合，多用于机械、冶金设备的一些部件中。通过铸态控制或热处理手段可调整和改善组织中珠光体和铁素体的相对数量及形态分布，从而在一定范围内改善和调整和韧性的配合，以满足各类部件的要求。,珠光体球墨铸铁的性能及应用珠光体球墨铸铁是基体组织中，珠光体占80以上，余量为铁素体的球墨铸铁，QT7002和QT800-2，可以采用正火处理获得。珠光体球墨铸铁的性能特点为强度和硬度较高，具有一定的韧性，而且具有比45号锻钢较优良的屈强比、低的缺口敏感性。,奥氏体贝氏体球墨铸铁的性能及应用,奥氏体贝氏体球墨铸铁开发于上世纪70年代后期，与普通球