球墨铸铁件的缺陷和金相检验2012年

1、封面，2012年4月，球墨铸铁件生产的典型缺陷和金相检测，球墨铸铁、球墨铸铁、球墨铸铁是指铁液凝固过程中碳以球状石墨析出的铸铁。 与灰铸铁相比，金相组织的最大差异是石墨形状的变化，避免了灰铸铁中尖锐的石墨的存在，大幅度减少了石墨对金属基体的切口作用，几乎消除了板状石墨引起的应力集中现象，金属基体的强度利用率达到70-90%，大大发挥了金属基体的性能球墨铸铁的特性，球墨铸铁的特性，球墨铸铁如钢，可以通过热处理和合金化等措施进一步提高使用性能。 例如，处理过的球墨铸铁，可以获得高韧性，伸长率为24%，高拉伸强度高达1400MPa，几乎接近钢材。 与钢材相比，球墨铸铁有很多优点。 例如铸造性能好，成

2、本较低。 由于球墨铸铁的产量增加、性能的开发，已经成为有前途的金属结构材料代替锻钢和铸钢。 球墨铸铁的金相、球墨铸铁的金相与力学性能、金相组织与力学性能的关系力学性能与金属的金相组织密切相关，怎样的金相结构决定了怎样的力学性能？ 球墨铸铁也不例外，只有石墨球化后才能发挥金属基体的作用，大幅度提高铸铁的力学性能。 石墨球状化，只有进一步改变基质的性能才有意义。 因此，球墨铸铁的金相研究是理解球墨铸铁，使用球墨铸铁的前提条件。 球状石墨的形成、球状石墨的形成、球状石墨的形成经历了核形成和生长两个阶段。 其中形核是石墨的主要过程，铁液在熔炼和随后的球状化、培养处理中产生大量非金属夹杂物，刚产生的夹杂

3、物非常小，在随后的铸造、填充、凝固过程中相互碰撞、聚合变大，上浮或下沉，成为石墨析出的核心。 球状石墨芯形成后，碳原子开始堆积在芯基板上，石墨最终生成的形状决定了受工艺条件影响的生长方式。 因此，石墨生长过程的控制是得到球状石墨的关键。 石墨核，球状石墨核，单一夹杂物复合夹杂物球状石墨核，形核的条件，形核的条件石墨形核的条件石墨的形核分平均形核和异质形核平均形核： c的微原子团(C6)n 结晶胚铁液过冷度达到200-300的异质形核：形核基底的外来质点具有晶格匹配关系(的界面上外来质点被石墨润湿，形核物质、形核物质1、石墨：未溶解石墨、结晶石墨添加，非平衡石墨2、岩状结构碳化物基础3、氧化物4

4、、硫化物/氧化物5、铋及铋的化合物，球状石墨铸铁的培养是在铁水中添加一定量的球状化剂和培养剂在凝固的铸铁组织中得到球状石墨的铸铁。 一般在浇注之前，在铁液中加入少量的球状化剂(通常是镁、稀土镁合金或含铈的稀土合金)和培育剂(通常是硅酸铁)，使铁水凝固形成球状石墨。 球化处理和培养处理是生产球墨铸铁的重要环节。 球墨铸铁的培育处理的目的是消除球墨铸铁的白口化倾向，消除过冷石墨，促进石墨化，使共晶团微细化，减少晶间偏析。球墨铸铁的培养、球墨铸铁的培养、球化处理是球铁生产的基础，培养处理是球铁生产的关键，培养效果决定了石墨球的直径、石墨球数和石墨球的圆度。 为了保证培养效果，培养处理采用多级培养处理

5、。 培养处理越接近浇注，培养效果越好。 从培育到浇注需要一定的时间，这个时间越长，培育衰退越严重。防止球状化衰退：球状化衰退的原因与Mg、RE元素从铁液中脱离减少有关，而与培育作用衰退有关。 为了防止球状化衰退，采取了以下措施： a、必须在铁液中保持充分的球状化元素含量c、减少原铁液的硫含量、防止铁液的氧化c、缩短铁液被球状化处理后的停留时间d、铁液被球状化处理去除淤泥后，Mg、RE元素的释放提高培养措施，提高培养效果，提高培养效果的措施： a .强力的培养剂b .必要的s含量c .处理方法d .提高铸件的冷却速度球状石墨的生长条件a，限制极低的硫、氧含量b、反球状化元素c，确保必要的冷却速度

6、d，添加球状化元素第一组：镁钙、镧、镨、钐、镝、镱、钬、铒第二组：钡、锂、铯、铷、锶、钍、钾、钠第三组：铝石墨球的生产模型石墨球螺旋生长模型a )生长的球体b )棱锥单晶c )锥顶角和的关系、球的金相形态、石墨球体的金相形态、1、金相组织球状石墨的外观接近球形，内部呈放射状，具有明显的偏振效果。 石墨是由许多棱锥形枝晶组成的多晶体，各枝晶的基底面垂直于球径，c轴放射状地指向球心。 球状化分级、球状化分级、球状化分级、球状化分级、球状化分级、球状化分级、石墨尺寸、石墨尺寸、3、石墨尺寸石墨球尺寸分级，GB9441-1998球状石墨铸铁金相检查基准将石墨尺寸分为6个阶段。 球墨铸铁的石墨球大小对力

7、学性能的影响大，减小石墨球直径、增加石墨球每单位面积的个数，可以明显提高球墨铸铁的强度、塑性和韧性。 石墨球直径的减少是为了增加每单位面积的球墨铸铁的数量、提高耐疲劳强度，使石墨微细化也是提高耐疲劳强度的要求之一。 随着珠光体的粗细、珠光体的粗细、珠光体的微细化，球墨铸铁的强度和硬度提高了。 如果基质是粒状珠光体，球墨铸铁在保持一定强度的同时，具有更高的塑性。珠光体的粗细、目录、珠光体数、珠光体数、珠光体数、珠光体数、分散铁素体、分散分布铁素体数、球墨铸铁金相检查评价了铁素体数。 其比例是在大部分视野中对照图像进行评价的。 一般不检查牛眼铁氧体数，只检查与其共存的珠光体数。 分散的铁氧体数量、

8、分散的铁氧体数量、磷共晶数量、磷共晶数量、磷共晶对球墨铸铁性能的危害要比灰铸铁大得多。 沿晶界分布的二元或三元磷共晶使球墨铸铁的韧性、塑性和强度强烈降低，一旦受到冲击，裂纹总是沿着磷共晶的边缘开始破裂。 磷共晶数、磷共晶数、渗碳体数、渗碳体数、渗碳体多呈针状、筋状，球墨铸铁中基体容易变脆，应该避免这种情况。渗碳体的数量、渗碳体的数量、马氏体、贝氏体、奥氏体、马氏体、贝氏体、球墨铸铁中的奥氏体、贝氏体、马氏体从奥氏体、贝氏体或贝氏体等温淬火选择球铁的化学成分、球墨铸铁的化学成分、适当的化学成分是球墨铸铁获得良好的金相组织和高性能的基本条件，化学成分的选择要获得石墨的球化和良好的基体，使球墨铸铁具

9、有良好的铸造性能。 球墨铸铁的成分是指碳、硅、锰、磷、硫、碳、化学成分碳，碳是球墨铸铁的基本元素，碳的高度有助于石墨化。 石墨变成球状后，石墨对机械性能的影响最小，因此球墨铸铁的碳含量一般较高，碳当量在3.53.9%之间4.14.7%之间。 铸件壁薄、球状化元素残留量大、或培育不充分时取上限，相反取下限。在共晶点附近选择碳当量不仅可以改善铁液的流动性，在球墨铸铁中，碳当量的提高可以通过提高铸铁凝固时的石墨化膨胀来提高铁液的自收缩能力。 但是，碳含量过高的话，会引起石墨的悬浮。 如果碳含量过低，铸件容易出现松弛和裂纹。 根据碳当量、碳当量、各元素对共晶点实际碳量的影响，将这些元素的量换算为碳量的

10、增减。 用CE%表示碳当量。 为了简化计算，一般仅考虑硅、磷的影响，或仅考虑硅的影响。 碳当量式分别为CE%=C% 1/3(Si P)%或CE%=C% 1/3Si%。 碳是铸铁生成石墨的来源，是石墨的自发核。 铸铁中硅含量多，是强烈促进石墨化的元素，能使铁合金的共晶、共析点向左移动，硅降低碳在液相和固相中的溶解度，增加碳的活性度，石墨容易析出生长，促进石墨化过程，因此，增加硅的一部分使碳的一部分其关系是，含有1%的硅时，共晶点可以向左移动O.31%，即共晶点的碳含量降低O.3%。 如果将CE%的值和FeC稳定状态相图上的共晶点c的碳量与4.26%比较，则特定成分的铸铁从共晶点偏离到什么程度，例

11、如如果CE%高于4.26%，则能够判断为过共晶成分的CE%小于4.26%，作为亚共晶成分的CE%=4.26%是共晶成分不仅评价凝固过程，间接地推断铸铁铸造性能的好坏和石墨化能力的大小，是计算铸铁共晶度的基础。 碳当量和共晶度都是重要的参数。 在硅、化学成分硅、球墨铸铁中，硅是具有第二重要影响的元素，不仅有效地减少白口倾向，增加铁素体量，还能使共晶团微细化，提高石墨球的圆度。 但是，硅提高了铸铁的韧性、脆性转变温度，降低了冲击韧性，因此硅的含量不高。 特别是铸铁中锰和磷含量高时，有必要严格控制硅的含量。 如果硅的含量超过2.8%，韧性降低，韧性-脆性转变温度有可能上升。 因此，选择碳硅的含量时，

12、遵循高碳低硅的原则，铸件在寒冷地区使用时，硅的含量必须适当减少。 铁素体C:3.6-4.0% Si:2.4-2.8%珠光体C:3.4-3.8% Si:2.2-2.4%、锰、作为化学成分的锰、球墨铸铁中的锰的作用主要提高了珠光体的稳定性，使碳化锰、碳化铁的形成锰有严重的正偏析倾向，通常可能被共晶晶界浓缩，严重时可促进晶间碳化物的形成，显着降低球墨铸铁的韧性。 锰也能提高铁素体球墨铸铁的韧性脆性转变温度，锰含量每增加0.1%，脆性转变温度就上升1012。 球墨铸铁中，球状化元素具有很强的脱硫能力，因此锰不需要承担这个功能。 因此，球墨铸铁中的锰含量一般越低越好，珠光体球墨铸铁中的锰含量也不能超过0

13、.40.6%。 一般是遵循这个法则的。 铸片铁氧体Mn:0.3-0.4%珠光体球铁Mn:0.4-0.6%、磷、化学成分-磷、磷是有害元素。 铸铁的溶解度极低，其含量低于0.05%时，固溶于基体中，几乎不影响力学性能。 含量超过0.05%时，球墨铸铁有磷较强的偏析倾向，有增大球墨铸铁松弛的倾向，容易在共晶团边界处偏析，形成二元、三元或复合磷共晶，从而降低铸铁的韧性。 随着磷含量增加，韧性脆性转变温度变高。 在寒冷地区使用的铸件容易采用磷的下限含量。 磷含量控制在0.04-0.06%以下。 硫、化学成分硫、球墨铸铁中的硫和球状化元素的化合能力强，会生成硫化物和硫氧化物，不仅会消耗球状化剂，不仅球状

14、化变得不稳定，衰退速度变快，夹杂物的数量也变多，引起炉渣、气孔等铸造缺陷。国外一般要求铁液的硫含量低于0.02%，但在我国目前由于焦炭含量高的溶解条件的限制，很多情况下不能达到该标准，应该进一步改善溶解条件，有条件地可以进行炉外脱硫，一般要求低于0.06%。 合金元素、化学成分-合金元素、球墨铸铁中的合金元素主要有钼、铜、镍、铬、锑、钒、铋等金属。 这些元素主要起着提高铸铁强度、稳定基体组织的作用。 凝固，铸铁的凝固，1，球墨铸铁有较宽的共晶温度范围，球墨铸铁有较大的共晶膨胀，从铁-碳合金的平衡图来看，在共晶成分附近凝固的温度范围不宽。 实际上，铁液经过球状化处理和培养处理后，凝固过程远离平衡

15、条件，在共晶转变温度(1150)以上150左右开始析出石墨球，共晶转变结束的温度可能比平衡共晶转变温度低50左右。 缺陷球状化不良、典型缺陷球状化不良、球状化不良和球状化退化的特征：断口银灰色、芝麻状黑点分布。 金相组织中大量分布着厚的石墨。 原因：原铁液硫含量高，是过剩的反球化元素。 建议选择低硫焦炭、脱硫处理，根据需要增加球化剂的稀土量，控制冲炉的送风强度和材料位置。 收缩孔和收缩，典型的缺陷-收缩孔和收缩，收缩孔和收缩特性：收缩孔发生在最初的收缩阶段。 表面凹陷和局部热节凹陷，含气孔的暗收缩孔，内壁粗糙。 松弛发生在第二次收缩阶段。 被树枝结晶分割的熔池成为真空，凝固的孔壁粗糙，被树枝结

16、晶复盖的稀疏孔松动。 原因：碳当量低，磷含量高，收缩孔松弛的倾向增加。 对策：提高铸模的刚性，如使用树脂砂，提高铁液碳当量。 石墨悬浮、典型缺陷石墨悬浮、石墨悬浮的特征：冷却过程中的过共晶铁液首先析出石墨球，悬浮凝聚成石墨悬浮，分布在铸件最后部分的上部冒口。 微观上观察到石墨球的连接呈开花状。 原因碳当量和稀土残留量高，炉料原尺寸大，数量多，石墨漂浮可能增加。 对策：提出C4%，控制稀土含量，注意原生铁和其他炉材的组合。 高光口、典型缺陷-高光口、高光口的特征：宏观剖面是边界清晰的白色块，呈有方向性的白针，出现在热点中心。 观察到金相为过冷密集细针状渗碳体。 原因：凝固热节中心偏析有镁、稀土、

17、锰等白口化元素，生长不足和冷却速度大等。 对策：在保证球状化的基础上减少残留稀土镁，防止炉材内强白口化元素，加强培育，提高小铸件的温度。 炉渣、典型缺陷-炉渣、炉渣的特征：在铸造位置的上表面或死角，呈现出截面暗、无光泽、浓淡不同的夹杂物，可以看到金相，是块状的夹杂物。 原因：形成一次炉渣的重要原因是原铁液硫含量高，氧化激烈，二次炉渣的主要原因是镁残留量过高，氧化膜形成温度高。 对策：降低原铁液的硫、氧含量，保证球化时减少镁残留量，加入适量的稀土类，降低膜温度。 铸造系统必须保持填充模平稳，在夹炉渣的部分设置炉渣的冒口。 应力变形和龟裂、应力变形和龟裂、应力变形和龟裂的特征：收缩应力、相变应力之

18、和超过截面金属的破坏阻力后形成龟裂，热裂呈暗褐色的不平整地面口，冷裂形成淡褐色的平滑直的切口。 原因：碳含量低、碳化物形成元素增加、生长不足、冷却过快等。 对策：适当提高碳当量、减少磷含量、强化培养等措施。 破碎块状石墨，破碎典型缺陷块状石墨，破碎块状石墨的特征： Ce等活性元素在共晶团的边界积累，促使该区域过饱和析出，形成蠕虫状石墨，其截面形态为块状。 原因：冷却慢，共晶凝固时间过长引起的成分偏析和生长衰退。对策：选择纯炉料，限制Ce等元素的含量，控制低碳当量，加入Sb、y、Bi等微量元素。 皮下气孔，典型的缺陷-皮下气孔，皮下气孔的特征：在铸件表皮下2-3mm处均匀或蜂窝状分布的球形、椭圆形或针孔状内壁光滑的气孔，直径0.5