球鐵性能與基體組織

球鐵性能與基體組織第一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1、鐵—碳相圖第二頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1.1鐵~碳合金的平衡組織第三頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1、2鐵—碳合金的非平衡組織第四頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、球鐵的基體組織

第五頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、1球化分級(jí)球化級(jí)別說(shuō)明球化率（％）1級(jí)石墨呈球狀，少量團(tuán)絮，允許極少量團(tuán)絮狀≥952級(jí)石墨大部分呈球狀，余為團(tuán)狀和極少量團(tuán)絮狀90－953級(jí)石墨大部分呈團(tuán)狀，余為團(tuán)絮狀，允許有極少量蠕蟲(chóng)狀80－904級(jí)石墨呈分散分布的蠕蟲(chóng)狀、球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀70－805級(jí)石墨呈聚集分布的蠕蟲(chóng)狀、片狀及球狀、團(tuán)狀、團(tuán)絮狀60－70第六頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三

GB9441－1998球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)將石墨大小分成六級(jí)。球墨鑄鐵石墨球的大小對(duì)力學(xué)性能的影響很大，減小石墨球徑，增加石墨球在單位面積的個(gè)數(shù)可以明顯地提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、塑性和韌性。石墨球徑的減小，使單位面積上球墨鑄鐵數(shù)量增多，可使抗疲勞強(qiáng)度提高，因此，細(xì)化石墨也是提高抗疲勞強(qiáng)度的一個(gè)要求。級(jí)別3級(jí)4級(jí)5級(jí)6級(jí)7級(jí)8級(jí)石墨直徑（100×）mm>25－50>12-25>6-12>3-6>1.5-3≤1.52、2石墨大小石墨球大小分級(jí)(GB9441-1988)

第七頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、3鐵素體根據(jù)GB9441-1988球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)評(píng)定鐵素體數(shù)量。其百分比，按大多數(shù)視場(chǎng)對(duì)照?qǐng)D片評(píng)定。一般不檢查牛眼鐵素體數(shù)量，僅檢查與其共存的珠光體數(shù)量第八頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、4珠光體在球墨鑄鐵中，珠光體的形態(tài)一般分三級(jí)：粗狀珠光體、片狀珠光體、細(xì)片狀珠光體。隨著珠光體的細(xì)化，球墨鑄鐵的強(qiáng)度和硬度有所提高。若基體為粒狀珠光體，則球墨鑄鐵在保持一定強(qiáng)度的同時(shí)，具有更高的塑性。第九頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、5奧氏體、貝氏體、馬氏體由奧氏體、上貝氏體或下貝氏體通過(guò)等溫淬火，加入適當(dāng)元素獲得。2、6滲碳體滲碳體多呈針狀、條狀，在球墨鑄鐵中易使基體變脆，故應(yīng)避免其出現(xiàn)。2、7磷共晶體磷共晶體在球墨鑄鐵中對(duì)性能的危害比在灰鑄鐵中大得多。沿晶界分布的二元或三元磷共晶體，強(qiáng)烈降低球墨鑄鐵的韌性、塑性和強(qiáng)度，受沖擊時(shí)，裂痕總是沿磷共晶體邊緣開(kāi)始開(kāi)裂。第十頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、球墨鑄鐵的力學(xué)性能第十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三1、凈荷載性能（1）硬度球墨鑄鐵的硬度主要取決于基體組織，而且與抗拉強(qiáng)度、延伸率等凈荷載性能有相應(yīng)的關(guān)系。（2）強(qiáng)度和塑性球墨鑄鐵的強(qiáng)度和塑性主要取決于基體組織，熱處理后的下貝氏體或回火馬氏體強(qiáng)度最高，其次是上貝氏體、索氏體、珠光體。隨著鐵素體增多，強(qiáng)度下降，延伸率增加。奧氏體或鐵素體強(qiáng)度較低，塑性較好。第十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三℃2、動(dòng)荷載性能（1）沖擊韌度：鐵素體球墨鑄鐵由于含硅量變化，貝氏體球墨鑄鐵由于上、下貝氏體及奧氏體數(shù)量變化，沖擊韌度的變化范圍較大。新標(biāo)準(zhǔn)改為有缺口！基體組織沖擊韌度（J/cm2）鐵素體50－150珠光體15－35貝氏體30－100回火索氏體20－60J鐵素體球墨鑄鐵試樣沖擊吸收功－溫度曲線各種基體組織球墨鑄鐵常溫沖擊韌度第十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）疲勞強(qiáng)度某些球墨鑄鐵具有很高的疲勞強(qiáng)度，相當(dāng)于45號(hào)正火鋼，如珠光體球鐵。材料抗拉強(qiáng)度σb

（MPa）疲勞強(qiáng)度σ－1

（MPa）疲勞強(qiáng)度/抗拉強(qiáng)度鐵素體球鐵4612060.45鐵素體球鐵4702450.52珠光體球鐵7352550.347珠光體球鐵7602690.35珠光體球鐵7102620.37貝氏體球鐵1170－1470304－3430.2-0.26鐵素體球鐵4902100.43珠光體－鐵素體球鐵球鐵6212760.44回火馬氏體球鐵9313380.36上貝氏體球鐵10884120.38各種基體組織球墨鑄鐵的彎曲疲勞強(qiáng)度第十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、高溫性能（1）硬度各種球墨鑄鐵低溫下有很好的硬度，但在540℃時(shí)開(kāi)始粒狀化，高于650℃

開(kāi)始分解，硬度開(kāi)始下降并逐漸接近鐵素體球墨鑄鐵的硬度。第十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（2）高溫短時(shí)力學(xué)性能圖中表明球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度隨溫度升高而降低。延伸率中，鐵素體先顯著降低再急劇升高，珠光體緩慢下降，然后顯著增加。第十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）高溫蠕變和持久強(qiáng)度

材料常溫（20℃）力學(xué)性能試驗(yàn)溫度℃高溫持久強(qiáng)度（MPa)抗拉強(qiáng)度σb延伸率δ100h1000h退火鐵素體433.022427538649210.768.322.7169.551.5152.5正火珠光體901.65427538649352.8115.227.4285.262.216.7奧氏體429.235427538649277.3176.481.8236.2142.160.8第十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三(4)抗疲勞強(qiáng)度溫度（℃）疲勞強(qiáng)度σ－1（MPa）鑄態(tài)珠光體退火鐵素體20223.4183.3250203.8183.3400176.4132.3500170.5132.3第十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三4、低溫性能隨溫度降低，球墨鑄鐵逐漸發(fā)生由韌性向脆性的轉(zhuǎn)變，尤其在脆性轉(zhuǎn)變溫度以下，沖擊值急劇下降。同時(shí)，屈服強(qiáng)度提高，延伸率下降，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性明顯增加，表現(xiàn)為屈服以后變形量較小即斷裂。對(duì)于常溫下塑韌性較好的鐵素體球墨鑄鐵，低溫下抗拉強(qiáng)度提高。第十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三鐵素體和珠光體的低溫拉伸性能

Si：2.1%；P：0.09%溫度（℃）正火珠光體球墨鑄鐵退火鐵素體球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度σbMPa延伸率δ（％）抗拉強(qiáng)度σbMPa延伸率δ（％）20803.62470.4240759.52492.924－25744.81515.524－50739.91539.019－75744.81554.713－100769.30.5564.59－125784.00.5548.85－150754.60.5558.63－196700.70.5627.20.5－269629.20605.60第二十頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三球墨鑄鐵的物理性能1、密度（1）球墨鑄鐵的常溫密度材料密度(g/cm－3)鐵素體球鐵6.9-7.2珠光體球鐵7.1-7.5中硅耐熱球鐵7.1溫度℃12251250130013351350137514001415備注密度(g/cm－3)7.056.946.916.856.786.75（1）6.906.876.836.80（2）（2）熔融狀態(tài)鎂球墨鑄鐵的密度備注（1）C:3.44%，Si:2.56%，Mn:0.22%，P:0.11%

（2）C:3.3－3.6%，Si:1.6-2.6%，Mn:0.4-0.5%，第二十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、線膨脹系數(shù)隨著溫度升高，線膨脹系數(shù)緩慢增加，600℃以后顯著增加。第二十二頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三（3）熱導(dǎo)率熱導(dǎo)率取決于成分、組織、石墨形態(tài)和溫度。石墨比基體組織的導(dǎo)熱性好，石墨沿基面又比沿C軸的導(dǎo)熱性好。含碳量越高，導(dǎo)熱性越好；球化率越低，導(dǎo)熱性越好；溫度越低，導(dǎo)熱性越好。球墨鑄鐵熱導(dǎo)性高于鋼，但低于灰鑄鐵。第二十三頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三球墨鑄鐵的其他性能1、減震性球墨鑄鐵的減震性優(yōu)于鋼，劣于灰鑄鐵。球化率越高，減震性越差。溫度上升，灰鑄鐵的減震性下降，但是對(duì)球墨鑄鐵的影響很小。球墨鑄鐵的彈性模量高于灰鑄鐵，因此其聲波傳播速度，固有頻率都高于灰鑄鐵。利用聲學(xué)的差別，可檢驗(yàn)球化率等級(jí)。第二十四頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三2、切削性能球墨鑄鐵含有較多的石墨，起到切削潤(rùn)滑作用。因此球墨鑄鐵的切削阻力小于鋼，切削速度較高。珠光體增多使球墨鑄鐵的切削性能下降，貝氏體球墨鑄鐵切削性能較差。所以，閥門中使用球墨鑄鐵時(shí)，都是采用鐵素體＋珠光體的基體類型。第二十五頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三3、焊補(bǔ)性球墨鑄鐵不能焊接，只能焊補(bǔ)。當(dāng)球墨鑄鐵中稀土鎂合金含量較高時(shí)，在焊縫和近焊縫區(qū)易產(chǎn)生白口或馬氏體組織，形成內(nèi)應(yīng)力和裂紋。為此，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T10044－1988規(guī)定了適用于球墨鑄鐵焊補(bǔ)用的焊條，按照要求，可獲得高強(qiáng)度珠光體基體球墨鑄鐵的焊縫。第二十六頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三4、耐熱性球墨鑄鐵中的石墨彼此分離，與灰鑄鐵相比，可阻礙高溫下氧的擴(kuò)散。因此球墨鑄鐵的抗氧化性和抗生長(zhǎng)性均優(yōu)于灰鑄鐵，也優(yōu)于可鍛鑄鐵。鐵素體球墨鑄鐵的高溫抗生長(zhǎng)性優(yōu)于珠光體球墨鑄鐵。提高硅含量或鋁含量可改善球墨鑄鐵的抗氧化性及耐熱性。第二十七頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三5、耐腐蝕性

在大氣中球墨鑄鐵耐蝕性優(yōu)于鋼，與灰鑄鐵、可鍛鑄鐵相近。球墨鑄鐵在土壤的耐蝕性優(yōu)于鋼，與灰鑄鐵相近。球墨鑄鐵抗點(diǎn)蝕能力略強(qiáng)，但球墨鑄鐵管經(jīng)腐蝕后的強(qiáng)度損失則小于灰鑄鐵管。球墨鑄鐵在室溫，0.5%的硫酸溶液的耐蝕性與灰鑄鐵大體相同，開(kāi)始階段球墨鑄鐵的腐蝕率低于灰鑄鐵，但在灰鑄鐵表面形成石墨化層后腐蝕速度下降，球墨鑄鐵則無(wú)下降傾向，而在后期高于灰鑄鐵。球墨鑄鐵和灰鑄鐵在堿溶液中的耐蝕性良好，與鋼相近。球墨鑄鐵對(duì)有機(jī)物、硫化物、熔融金屬（低熔點(diǎn)）的耐蝕性與灰鑄鐵相近。第二十八頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三6、耐磨性球墨鑄鐵是良好的耐磨和減磨材料，耐磨性優(yōu)于同樣基體的灰鑄鐵、碳鋼以致低合金鋼。（1）潤(rùn)滑耐磨球墨鑄鐵的耐磨性優(yōu)于灰鑄鐵。（2）磨料磨損球墨鑄鐵在磨料磨損條件下也有一定應(yīng)用。但與白口鑄鐵、低合金鋼相比，普通球墨鑄鐵的耐磨性并不太好，只有合金球墨鑄鐵或合金貝氏球墨鑄鐵有良好的耐磨性。第二十九頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三球墨鑄鐵的應(yīng)用鐵素體球墨鑄鐵的性能及應(yīng)用鐵素體球墨鑄鐵是基體組織中，鐵素體占到80％以上，余量為珠光體的球墨鑄鐵，典型牌號(hào)為QT400-15，QT400－18，QT400－10。其性能特點(diǎn)為塑性和韌性較高，強(qiáng)度較低。這種鑄鐵用于制造受力較大而又承受振動(dòng)和沖擊的零件。目前在國(guó)外一些用離心鑄造方法大量生產(chǎn)的球墨鑄鐵鐵管也是鐵素體，并能承受地基下沉以及輕微地震所造成的管道變形，而且具有比鋼高得多的耐腐蝕性，因而具有高的可靠性及經(jīng)濟(jì)性。第三十頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三混合基體球墨鑄鐵的性能及應(yīng)用

QT500-7，QT600-3屬鐵素體和珠光體混合基體的球墨鑄鐵，這種鑄鐵由于有較好的強(qiáng)度和韌性的配合，多用于機(jī)械、冶金設(shè)備的一些部件中。通過(guò)鑄態(tài)控制或熱處理手段可調(diào)整和改善組織中珠光體和鐵素體的相對(duì)數(shù)量及形態(tài)分布，從而在一定范圍內(nèi)改善和調(diào)整和韌性的配合，以滿足各類部件的要求。第三十一頁(yè)，共三十三頁(yè)，編輯于2023年，星期三珠光體球墨鑄鐵的性能及應(yīng)用珠光體球墨鑄鐵是基體組織中，珠光體占80％以上，余量為鐵素體的球墨鑄鐵，QT700－2和QT800-2，可以采用正火處理獲得。珠光體球墨鑄鐵的性能特點(diǎn)為強(qiáng)度和硬度較高，具有一定的韌性，而且具有比45號(hào)鍛鋼較優(yōu)良的屈強(qiáng)比、低的缺口敏感性。

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