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高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究,奥氏体,组织性,研究,钻研
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题目：高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究月 日高镍奥氏体蠕铁组织性能的研究摘 要本文通过高镍蠕铁成分的设计，以及碳当量的合理配比，采用力学性能、金相分析和热膨胀系数实验，确定高镍蠕铁的合理成分并研究不同成分的蠕化剂配比对普通蠕铁的影响。实验研究表明：高镍蠕铁进行蠕化处理时，蠕化剂采用 Ni-Mg-Ti 合金蠕化剂；采用坑内冲入法(Tundish)，加入比例为 1.1%左右；能够得到很好地蠕虫状石墨；高镍蠕铁基体为奥氏体，具有良好的高温性能；普通蠕墨铸铁的延展性 为 7.14%、热膨胀系数为 14.3210-6 -1、抗拉强度 b 为 378MPa；高镍蠕铁的延展性 为 14.4%、热膨胀系数为 4.6210-6 -1、抗拉强度 b 为 334MPa。关键词：高镍奥氏体蠕墨铸铁；组织；力学性能IThe research of High nickel austenitic vermicular cast ironAbstractIn this paper the design of Vermicular graphite cast iron components of the high nickel, and a reasonable ratio of carbon equivalent, mechanical properties, metallographic analysis and the coefficient of thermal expansion experiments; determine the reasonable elements of vermicular graphite cast iron of high nickel. Also studied the different components vermicular zing ratio of ordinary vermicular graphite cast iron.Experimental studies have shown that:vermicular graphite cast iron of high nickel creep treatment,the Vermicular zing Ni-Mg-Ti alloy Vermicular zing,and we can adopt tundish adding method with the addition about 1.1 per in weight,which spheroidal graphite with perfect vermicular graphite can be acquired;Vermicular graphite cast iron substrate, high-nickel austenite, has a good high temperature performance;Normal vermicular cast iron ductile is 7.14%, the ductility of thermal expansion coefficient is 14.32 x 10-6 -1, tensile strength b for 378 MPa;High nickel vermicular graphite cast iron, ductile is 14.4%, the thermal expansion coefficient of 4.62 10-6 -1, tensile strength the b as 334MPa.Key words: High nickel austenitic vermicular cast iron; Microstructure; Mechanical propertiesII目 录1 绪论 .11.1 前言 .11.2 蠕墨铸铁以及高镍铸铁的发展历史及应用 .31.3 我国研究现状 .41.4 国外研究现状 .51.5 蠕墨铸铁与高镍铸铁的组织、性能特点及应用 .61.5.1 组织特点 .61.5.2 性能特点 .61.5.3 性能特点及应用 .71.6 高镍蠕铁化学成分的分析及影响因素 .81.6.1 高镍蠕铁化学成分的分析和确定 .81.6.2 石墨形态的影响 .101.6.3 共晶团的影响 .101.6.4 基体组织的影响 .101.6.5 合金化元素 Cu 和 Mo 的影响 .101.7 课题研究的目的意义及主要研究内容 .111.7.1 课题研究的目的意义 .111.7.2 课题研究的主要内容 .112 实验条件和方法 .122.1 实验材料 .122.2 材料成分 .122.2.1 成分配比 .122.2.2 蠕化剂选取 .132.2.3 制备方法 .142.3 实验工艺 .142.4 造型 .142.4.1 圆棒试样 .142.4.2 试样的制备 .152.5 实验设备 .152.6 实验方法 .162.6.1 力学性能实验 .162.6.2 金相组织及 SEM-EDX 分析 .16III3 实验结果及分析 .173.1 镁基(不含 Re)蠕化剂成分优化实验 .173.2 高镍奥氏体蠕铁金相组织分析 .193.3 普通蠕铁与高镍奥氏体蠕铁力学性能 .213.4 普通蠕墨铸铁与高镍蠕铁热膨胀系数的测定 .224 结论 .23参考文献 .2401 绪论1.1 前言国际形式的变化和世界兵器技术的发展，对陆军激动兵器的激战术性能提出了越来越高的要求。以高紧凑、高可靠性、高经济性、低散热量（“三高一低” ）为主要特征的坦克装甲车辆发动机已经向高功率密度的方向发展 1。高功率密度柴油机代表了当今高速大功率柴油机技术的最高水平，是坦克装甲车辆动力发展的必然趋势。高功率密度柴油机升功率高、结构紧凑、铸件形状复杂、热负荷大、强化程度高等特点，不仅对设计技术，而且对柴油机机体、汽缸盖等关重件的材料制造技术也提出了新的更高的要求。开展高功率密度柴油机机体、汽缸盖等关重件的材料及制造技术的研究，是保证高功率密度发动机研制的重要基础。活塞是柴油机燃烧室中的重要零件，其不仅与整机的性能、排放指标和经济性密切相关，同时还制约着可靠性 2。工作过程中直接与高温接触，承受着较高的热负荷，由热负荷和运转工况频繁变化引起的缸盖热疲劳是影响柴油机可靠性的主要因素。缸盖热疲劳损伤通常以裂纹的形式出现，这样研究蠕墨铸铁的热疲劳性能就有着重要的意义。随着蠕铁铸件在工业上的日益广泛使用，对蠕铁件的热疲劳性能提出了越来越高的要求 3。因此，认识蠕墨铸铁基体组织结构与热疲劳性能的关系已成为必需。内燃机气缸盖不仅形状复杂，而且受到复杂的热-机械负荷的综合作用，其可靠性历来是关注的焦点。气缸盖火力面尤以热负荷问题突出，其一侧受到高达近 2000的高温燃气的加热，冷却水套一侧却受到 80左右的冷却液冷却，排气道也受到高温排气的加热，而进气道却受到温度很低的、有些甚至是经过中冷后仅 50左右的进气冷却等，由此导致气缸盖的火力面、尤其是鼻梁区产生很大的温度梯度和热应力，使得气缸盖的鼻梁区成为容易产生热疲劳裂纹的区域。因此，气缸盖上的热疲劳裂纹是如何扩展的、有什么特点、满足怎样的规律，对气缸盖可靠性研究的有重要意义 13。近几年，蠕墨铸铁材料在发动机缸体等重要铸件上得到了广泛的使用。蠕墨铸铁的应用，特别是在欧洲，得到了长足的进展。这是人们在发现蠕墨铸铁后，国外首次把它作为一种材料应用于工业发展，同时又掀起了相应地进一步深入研究的高潮。蠕墨铸铁之所以能得到广泛应用，其原因还在于汽车工业对零部件的要求。汽车发展方向上的永久课题是减少排放、降低油耗、提高功率和增加舒适性。在这四个主题下，汽车开发的二级目标是：1（1）减少摩擦，例如优化曲轴传动方案（滑动面、轴承）（2）减轻重量（结构轻化、材料）（3）提高发动机刚度（提高柴油机尖峰压力）（4）减小发动机体积（改进构造形式、使用更好的材料）（5）采用更有效的尾气处理系统（6）改进燃烧方法（汽油直喷、柴油调匀,使用天然气）（7）提高变更性（阀动装置、压缩比）（8）减小尺寸，尤其是汽油发动机（使用更好的材料）蠕墨铸铁与合金灰口铁：由于发动机负荷的增加开始超过了普通灰口铁（GJL250 ）可承受的强度，一些铸造业及汽车制造业为增加抗拉强度就设法向普通灰口铁中加些合金元素和硬化剂，例如铬、镍、铜、锡和钼等。为了进一步增加强度，完全满足最小抗拉强度为300MPa的要求（GJL300） ，有些标准还降低碳含量，由3.2%到3.0%，以缩小片状石墨的尺寸，降低铸件开裂的风险。虽然加入硬化合金和降低碳含量可增加1020%的力学性能，但同时也丧失了普通灰口铁的优点：良好的可铸性，良好的热传导性，良好的可机械加工性和便宜的制造成本。含 Ni20%36%的高镍奥氏体球墨铸铁是一种从室温至高温均为稳定的奥氏体基体的高合金铸铁，与中硅（Si4.0%6.0%）球墨铸铁、中铝中硅球墨铸铁及高铬、高铝铸铁相比较，其突出的优点是常温韧性好，高温力学性能佳，抗变形能力强同高 Ni-Cr 耐热钢相比，则铸造性能好，抗渗碳和抗热冲能力强，且机械加工性能优异，是一种优良的耐热材料。高镍铸铁是一种很有发展前途的材料，它具有良好的综台机械性能与工艺性能，在塑性、抗蚀、抗氧化、耐热、抗裂、减振等方面，是其他材料不可比拟的。高镍铸铁是19251930 年美国首先研制成功的， 但直到60年代这种材料还鲜为人知。1970年以后这种铸铁的生产应用不断发展，美国产量最高，1978年为2.3万吨，第二位是联邦德国，而且后者的年产量在以34年翻一番的速度发展。高镍奥氏体铸铁虽然含有大量的镍和其他贵重金属，但因采用这种铸铁可节省能源和材料消耗，提高铸件合格率，反而能降低成本，所以目前越来越多的厂家着手开发高镍奥氏体铸铁。目前，这种铸铁的生产工艺日趋完善，零件质量和可靠性不断提高，应用越来越广，已列入许多国家和国际标准化组织的标准（ISO2692） 4。高镍球铁具有良好的耐蚀性、抗高温性；所以高镍球铁的工业应用很广泛：1）由于它的良好的抗蚀性，这种材料常用于输送泵、增压泵2的泵体、壳体、叶片、阀门和阀体及机械用缸体、齿轮（尤其是高压下工作的具有腐蚀性液体、气体相接触的场合） ；2）由于具有耐高温性，故可用于制造电热板、炉栅，以及汽车用增压器和排气管等零件；3）利用镍基铸铁的无磁性，可用于消磁零件，如发电机及其他电子产品的零件中。本课题以高镍奥氏体蠕墨铸铁为研究对象，研究在蠕墨铸铁的前提下，不同蠕化剂对材料的组织及力学性能的影响规律和高镍奥氏体蠕铁与普通合金蠕铁的差别，为今后的研究提供有效的实验依据。1.2 蠕墨铸铁以及高镍铸铁的发展历史及应用蠕虫状石墨铸铁是 60 年代中期出现的一种新型工程材料，其独特的综合性能日益受到广大科技人员的关注。国内外从 70 年代后期就已经开始了蠕墨铸铁的应用研究、蠕化剂的研制及蠕墨铸铁的研制与开发。我国、日本及欧美一些国家先后将蠕墨铸铁成功的应用于钢锭模、玻璃模具、汽车排气管、液压件及机架等众多产品上。蠕墨铸铁，在将其作为一种独立的铸铁材料之前，人们就早已经在球化不良的球墨铸铁中发现了它，但未被重视，以致人们长时间将蠕墨铸铁看作是球墨铸铁的不合格品。直到 1965 年，欧美的几位学者建议将蠕墨铸铁作为一种新的铸铁材料研究，从此蠕墨铸铁引起了广泛的注意和重视，并逐步开始了大量的实验研究工作。在开始对蠕墨铸铁进行研究的很长一段时间内，蠕墨铸铁在国际上没有统一的名称。直到 1977 年，国际铸造技术委员会 Compacted Graphite Cast Iron（紧密型石墨铸铁）和 Vermicular Graphite Cast Iron（蠕虫状石墨铸铁） ，两名并用。至此，蠕墨铸铁成为了独立于片状石墨铸铁和球墨铸铁的一种新型铸铁材料，并在学术界和工业界开始了广泛的研究和应用。我国 1984 年制订并颁布了蠕墨铸铁的金相标准（JB3829-84 ） ，1987 年又制订了蠕墨铸铁的技术条件（JB4403-87） ，这对蠕墨铸铁在我国的应用起到了推动作用。我国第二汽车制造厂的东风 EQ-140 汽车蠕墨铸铁排气管生产线的正式投产，标志着蠕墨铸铁的在我国已进入了工业应用阶段。基于蠕墨铸铁具有良好的热疲劳抗力，国外于1985年前后开始了将蠕墨铸铁应用于制动器的研究工作。我国亦于1987年开始了蠕墨铸铁火车车辆闸瓦的研制。预计在不久的将来，蠕墨铸铁火车车辆闸瓦、火车闸盘及汽车刹车瓦将得到广泛应用 2。高镍奥氏体铸铁的研究工作仍在继续进行。近年来，苏、美、日、法和联邦德国等国家有许多新成分高镍奥氏体铸铁获得专利权，应用范围更加广泛。3其中有延伸率高达 60%的 Ni20Cu2Al 类铸铁含 Ni33%44%、Bi0.01%的热膨胀系数低的铸铁； b =680MPa、 0.2 =350MPa；=25%的高强度弥散铸铁；用于制造铝铁双金属铸件的线胀系数高（210 -6 K-1）的 Ni7Ma3Cu5 类铸铁。1.3 我国研究现状我国对蠕墨铸铁的研究始于上世纪 60 年代，应用历史甚至早于国外。如上世纪 7080 年代在二汽铸造一厂就实现了蠕铁排气管的大量流水生产，以后还生产蠕铁变速箱；无锡柴油机厂、二七机车车辆厂等生产了蠕铁气缸盖，还有一些单位生产蠕铁液压件、玻璃模具、钢锭模等等。此外，郑州机械研究所、戚墅堰机车车辆工艺研究所、上海市机械制造工艺研究所、上海内燃机研究所、陕西机械学院等单位，对蠕墨铸铁的铸造性能、机械性能、物理性能等做了大量的、系统的研究。清华大学等一些高等院校，采用一些先进的实验方法（例如：深腐蚀、热氧腐蚀、离子轰击等方法） ，利用电子扫描显微镜深入的研究了蠕虫状石墨的形貌及其结晶特征。上海工业大学对蠕虫状石墨的一次性结晶进行了探讨。这些工作都为我们认识及使用蠕墨铸铁打下了基础 3。到目前为止，蠕墨铸铁的应用可根据铸件特点分成以下几类：（1）既要强度高又要致密耐压的铸件，如液压件、缸盖、泵体和阀体等；（2）既要强度高又要有良好的导热性或热疲劳性能的铸件，如钢锭模、汽缸盖、排气管和玻璃模具等；（3）既要强度高又要壁厚敏感性小、组织要求均匀的铸件，如材料实验机底座、增压器外壳等；（4）既要强度高又要有一定刚性和耐磨性的铸件，如机床床身、横梁、缸套、榨糖机轧辊等。但从那以后蠕铁的发展比较缓慢，除了河南省西峡县建成国内专业生产蠕铁排气管基地（西峡内燃机进排管有限公司和河南省西峡县汽车水泵股份有限公司）外，尚未见其它大量生产蠕铁件的工厂。面对以上情况，我国对蠕墨铸铁今后的发展的要求是：（1）蠕铁的强度还需进一步提高。按铸铁试样的抗拉强度对蠕铁进行分级，我国也和国外一样分成五级，但我们的级差为 40MPa，最高级别 b420MPa。而国外级差为 50MPa，最高级别 b500MPa；国外蠕铁在提高强度同时还注意降低硬度和硬度允许范围，从而使蠕铁件有较好的机械加工性能。（2）蠕化率还需进一步控制，我国标准根据当时（1987 年）国内应用对象和生产情况定为铸件中不允许片状石墨存在，蠕墨数量大于等于 50%；而国外规定主要壁厚蠕墨大于 80%，其它次要部位可以允许不低于 60%，或与用户协4商。（3）结合产品对象还需扩大蠕墨铸铁的应用研究，如用于蠕铁缸体、缸盖等。（4）改进蠕化剂和蠕化处理工艺，加强在线控制，如国外现在很少采用冲入法，而改用盖包法或喂丝法等。我国在蠕墨铸铁的形成机制的研究方面处于领先地位。另外在蠕墨铸铁的处理工艺、铁液熔炼及炉前质量控制、蠕墨铸铁常温和高温性能方面均进行了广泛、深入的研究。特别要指出的是，在我国冲天炉条件下，不少工厂能稳定地生产蠕墨铸铁，取得了显著的经济效益。可以预期，利用蠕墨铸铁具有的良好的综合性能、力学性能较高，在高温下有较高的强度、氧化生长较小、组织致密、热导率高以及断面敏感性小等特点，取代一部分高牌号灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁，由此，将取得良好的技术经济效果。1.4 国外研究现状作为高功率密度柴油机机体和汽缸盖的材质，要求具有优良的力学物理性能和铸造成型性。与其它材料相比，高强度蠕墨铸铁有其不可代替的优越性，受到国外先进柴油机公司的高度重视。国外许多著名汽车公司，例如：美国福特公司、日本三菱 4G6 发动机的机体、美国卡特彼勒 3306 机体缸盖，采用了蠕墨铸铁制造发动机部件，并取得了很好的成绩 5。福特汽车公司率先在 2.6 升 V6 柴油机中使用由蠕墨铸铁铸造的发动机汽缸体。采用蠕墨铸铁工艺后，福特公司在发动机性能、尺寸、重量和成本方面将占有优势。在蠕墨铸铁材料的帮助下，福特发动机将能满足欧 IV 排放要求。欧宝公司采用了蠕墨铸铁生产 2.5 升 V6DTM 赛车发动机汽缸体，并取得了巨大的成功。欧宝公司对蠕墨铸铁和灰口铸铁两种材质成品汽缸体进行噪音和震动性评价，结果表明，采用蠕墨铸铁汽缸体的发动机比灰铸铁汽缸体发动机减震性提高，噪音大大降低。基于以上的成功，欧宝公司又对 1.41.6 升家庭一代汽油发动机汽缸体按蠕墨铸铁材质进行了全面设计，其前提是不改变汽缸体加工自动生产线和发动机及整个车的装配尺寸，减轻重量，保持或提高发动机的刚度，尺寸稳定性和震动性。新汽缸体主要壁厚 3.5 毫米，铸件壁厚减小了 25.7%6。高镍奥氏体铸铁的研究工作仍在继续进行。近年来，苏、美、日、法和联邦德国等国家有许多新成分高镍奥氏体铸铁获得专利权，应用范围更加广泛。其中有延伸率高达 60%的 Ni20Cu2Al 类铸铁含 Ni33%44%、Bi0.01%的热膨5胀系数低的铸铁； b =680MPa、 0.2 =350MPa；=25%的高强度弥散铸铁；用于制造铝铁双金属铸件的线胀系数高（210 -6 K-1）的 Ni7Ma3Cu5 类铸铁。汽车发动机气门与气门座应选用以 Ni20Cr2Mo2 为基础，补加氮，钒，钴的奥氏体铸铁。这种气门及气门座因氧化与磨损而减轻的重量仅为常规材料的1/71/5。用于排气管的高镍铸铁为 Ni35Cr20Ma19Cu2B。为了提高耐热性和防止铜剥落，建议添加456 1.04 4.16 1.17 6.63 1.3 757 0.96 3.84 1.08 6.12 1.2 灰8 0.88 3.52 0.99 5.61 1.1 灰9 1.5 6 1.35 6.15 1.5 球从表中可以看出，在同样的蠕化剂加入量下，Ni-Mg 和 Ti-Fe 的不同配比会得到不同的蠕化效果。同时，在 Ni-Mg 比例一定，但 Ti-Fe 不同配比下改变蠕化剂的加入量，也可得到不同的蠕化效果。当 Mg 含量大的时候，球墨数量明显增多，导致蠕化效果较差。因此，在Mg1.04%，Ni4.61%，Ti1.17%，Fe6.63% ，蠕化剂加入量为 1.3%时蠕化效果最好。当蠕化剂的加入量为0.6%、1%、1.2%时如图3.1，各晶相组织处均出现了菊花状石墨或碎片状石墨。可能是因为其蠕化剂中总的含Mg量偏少，在反应的过程中消耗了一定的Mg量，使其残余Mg量偏少。当然这还和浇注温度，反应时间有关 8。18(a)0.6% (b) 1% (c) 1.2%图 3.1 蠕化剂加入量 0.6%、1%、1.2%的石墨形态照片在铸铁凝固过程中，铁液中的元素分布影响着石墨的稳定生长。不同形状的石墨，其对外界条件的反应情况各不相同，其发生不稳定的晶面也各不相同。过冷是造成石墨不稳定生长的外界因素。控制铁液的过冷度是控制铁液蠕虫状石墨稳定生长的关键。而铁液的过冷度又取决于某些元素在铁液中的含量 15。蠕墨铸铁首先石墨形状必须是蠕虫状的，因此进行蠕化效果分析是必要的。蠕虫状石墨是介于片状石墨及球状石墨之间的中间状态类型的石墨，它既有在共晶团内部石墨互相连续的片状石墨的组织特征，又有石墨头部较圆、其位向特点和球状石墨相似的特征。其中蠕化率是评定石墨是否受到良好蠕化的指标，其定义为：在有代表性的显微视场内，蠕虫状石墨数与全部石墨数的百分比。如图3.2是Mg为1.2%时加入量为1.3%和1.5%的试样石墨形态照片。从图中可以看出在加入量为1.3%时的蠕化效果比较理想。（a）加入量为1.3% 时的石墨形态 （b）加入量为 1.5%时的石墨形态图3.2 铸态石墨形态和金相显微组织193.2 高镍奥氏体蠕铁金相组织分析从图3.3中可以看出，高Ni铸铁的基体组织均由奥氏体组成。奥氏体枝晶细小致密，在枝晶的间隙分布着较多的石墨组织，枝晶越密，石墨组织越大。（a ） 5mm （b） 10mm（c） 高镍蠕墨铸铁组织（4% 硝酸酒精腐蚀）图3.3 高镍奥氏体蠕铁在不同壁厚下铸态石墨形态和金相显微组织如图3.4为高镍蠕铁不同部位的SEM图像及其成分对照表，从而很好的确定高镍蠕铁基体成分分布，很好的得出其基体成分如表3.4。高镍蠕铁需要比普通球铁更高的残余Mg量。残余 Mg量高，有利于石墨形态的改善和性能的提高，但也不能过高，不然会出现黑渣缺陷。奥氏体球铁中的高镍使铁水中镁衰减率降低，能显著减少蠕化衰退。20（a）A 结晶组织及所对应的成分能谱图 （b）B 结晶组织及所对应的成分能谱图图 3.4 试样不同组织及对应的成分能谱图表 3.2 A 结晶体部分成分元素 C O Mg Al Si P Cr Mn Fe Ni 总重量百分比0.2 1.94 0.7 0.45 10.4 1.09 13.7 0.84 35.5 35.3 100原子百分比0.81 5.76 1.36 0.80 17.5 1.68 12.5 0.73 30.2 28.6 10021表 3.3 B 结晶体部分成分元素 C Al Si Cr Fe Ni 总重量百分比0.08 0.57 4.42 1.41 57.0 36.52 100原子百分比0.37 1.15 8.48 1.46 55.01 33.53 100表 3.4 高镍试样基体成分3.3 普通蠕铁与高镍奥氏体蠕铁力学性能普通蠕墨铸铁与高镍奥氏体蠕铁中的元素含量对比如表 3.5 所示表 3.5 元素含量表3.6为铸态下的力学性能，从表中可以看出铸态下普通蠕铁的抗拉强度很高，其中普通蠕铁的抗拉强度 b为378MPa ，布氏硬度HBC 为174.5N/mm 2。而高镍的抗拉强度 b为333.732MPa，布氏硬度HBC为153N/mm 2，均小于普通蠕铁。但高镍使组织稳定性提高，其延伸率为14.4% ，显著增加，优于普通蠕铁。普通蠕铁取得很好的力学性能主要是熔炼中加入了合金元素0.4%的Cu和0.2%的Mo，其中铜的加入可提高抗拉强度，改善蠕铁的抗腐蚀和耐磨性；Cu可以固溶于铁中形成固溶体，使组织致密，并细化和改善石墨的均匀分布，能降低铸件的白口倾向，对断面敏感性有有利影响。钼能细化珠光体，减少铁素体数量，提高强度。元素 重量百分比 原子百分比C 5.65 10.72Cr 2.0 2.04Fe 57 54.34Ni 34.76 31.53成分（%）种类C Si Mn Ni Cr Cu Mo普通蠕铁 3.9 2.2 0.5 0 0.2 0.4 0.2高镍蠕铁 2.1 5.1 0.5 3.5 2 0.4 0.222表 3.6 铸态下的力学性能编 号 抗拉强度(MPa) 延伸率(%) 布氏硬度(N/mm 2)普通蠕铁 378 7.135 174.5高镍蠕铁 334 14.4 1533.4 普通蠕墨铸铁与高镍蠕铁热膨胀系数的测定热疲劳是工件在热循环工作条件下，由于热膨胀和收缩受到限制而产生循环热应力造成的。当铸件由于各部位的温度不同，产生受抑制的热膨胀或收缩而引起循环交应力，导致失效，其中热裂纹是最常见的失效形式。表 3.7 热膨胀系数与弹性模量种类 热膨胀系数 a（ -1） 弹性模量 E（MPa）普通蠕铁 14.32 1.27高镍蠕铁 4.62 0.82表 3.7 给出了不同试样的热膨胀系数及弹性模量。温度差引起热应变，如果该应变完全被约束，则产生热应力=-E t（E 为弹性模量， 为线膨胀系数） ，经过一定循环次数后，热应变可引起热疲劳裂纹。可见，材料的热疲劳性能与弹性模量和线膨胀系数有关，控制好基体组织中珠光体的含量，可以得到所需的弹性模量与线膨胀系数值，就可求出热应力的值 20。4 结论234 结论（1）蠕化处理过程中，采用镍镁Ni-Mg-Ti合金（含微量功能元素）蠕化剂蠕化效果最好，其中镍镁蠕化剂为：Mg含量为1.04%，Ni含量为4.16%，Ti含量为1.17% ，Fe含量为6.63%，其余为铁粉与钛铁。同时，由于高镍蠕铁具有较高的硅、镍量，不利于蠕状石墨的形成，故镍镁合金蠕化剂的加入量为1.3%。（2）高镍蠕铁基体组织为奥氏体，具有良好的耐高温性和延展性。普通蠕墨铸铁的延伸率为7.14%、热膨胀系数为14.3210 -6-1、抗拉强度 b为378MPa；高镍蠕铁的延伸率为14.4%、热膨胀系数为4.6210
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