低溫球墨鑄鐵知識(shí)總結(jié)

一、什么是低溫球墨鑄鐵低溫球墨鑄鐵是一種適用于低溫環(huán)境工作的球墨鑄鐵材料。在成分上，它依然是以鐵、碳、硅為主要成分，并且含有球化劑（如鎂、稀土元素）使石墨球化。同時(shí)，會(huì)嚴(yán)格控制磷、硫等雜質(zhì)元素的含量，因?yàn)檫@些雜質(zhì)會(huì)降低鑄鐵的韌性，在低溫環(huán)境下這種負(fù)面影響更明顯。其性能特點(diǎn)主要體現(xiàn)在韌性方面。在低溫環(huán)境下，普通鑄鐵的韌性會(huì)大幅下降，而低溫球墨鑄鐵通過合適的成分控制和處理工藝，能夠在低溫（例如-40℃或更低）時(shí)仍保持相對(duì)良好的韌性和抗沖擊性能，這使得它可以用于制造在寒冷地區(qū)或低溫工況下使用的機(jī)械零件、管道配件等。在制造工藝上，除了常規(guī)的球化處理和孕育處理外，可能還需要特殊的熱處理，如低溫退火，來進(jìn)一步改善其低溫性能。例如，經(jīng)過適當(dāng)?shù)臒崽幚砗?，低溫球墨鑄鐵可以減少內(nèi)部應(yīng)力，使組織更加均勻，從而更好地應(yīng)對(duì)低溫環(huán)境下的外力作用。二、低溫球墨鑄鐵應(yīng)用于哪些領(lǐng)域低溫球墨鑄鐵具有較好的低溫韌性和一定的強(qiáng)度，主要應(yīng)用于以下領(lǐng)域：1.軌道交通：例如鐵路機(jī)車的抱軸軸承蓋、轉(zhuǎn)向架軸箱、齒輪箱等。這些部件在運(yùn)行中可能會(huì)面臨低溫環(huán)境，對(duì)材料的低溫性能有較高要求。2.風(fēng)力發(fā)電：可用于制造風(fēng)力發(fā)電機(jī)的輪轂、齒輪箱、臺(tái)架、底座等。在高緯度、高寒或極端環(huán)境區(qū)域的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組，需要能在低溫下可靠運(yùn)行的部件。3.石油鉆采：在一些寒冷地區(qū)的石油開采設(shè)備中，低溫球墨鑄鐵可用于制造相關(guān)零件，以確保在低溫工況下的正常使用和安全性。低溫球墨鑄鐵的具體應(yīng)用會(huì)根據(jù)其成分、性能以及實(shí)際工況的需求而有所不同。在實(shí)際應(yīng)用中，需綜合考慮材料的各項(xiàng)性能指標(biāo)、制造成本以及使用環(huán)境等因素，以選擇最合適的材料和制造工藝。三、低溫球墨鑄鐵有哪些牌號(hào)1.QT350-22AL（-40）這一牌號(hào)的低溫球墨鑄鐵抗拉強(qiáng)度至少為350MPa，伸長率不低于22%。括號(hào)中的“-40”表示該材料適用于?40℃的低溫環(huán)境。其良好的韌性和強(qiáng)度使得它可以用于制造在寒冷氣候下承受一定載荷的部件，如一些戶外的機(jī)械傳動(dòng)裝置外殼。2.QT400-18AL（-40）抗拉強(qiáng)度達(dá)到400MPa以上，伸長率大于等于18%，能在?40℃環(huán)境下保持較好的力學(xué)性能。這種牌號(hào)的低溫球墨鑄鐵可以用于制造如低溫環(huán)境下的管道配件等，能夠承受一定的壓力和沖擊力。3.QT400-18AR（-50）其中“R”代表“韌性”，表明該材料重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)韌性性能。它的抗拉強(qiáng)度為400MPa以上，伸長率不低于18%，適用于?50℃的低溫工作環(huán)境?？捎糜谝恍?duì)低溫韌性要求更高的場合，比如在極寒地區(qū)的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的某些部件。四、低溫球墨鑄鐵化學(xué)成分控制范圍低溫球墨鑄鐵的化學(xué)成分控制對(duì)于獲得良好的低溫韌性和其他力學(xué)性能非常重要。以下是一些常見元素的控制要點(diǎn)：碳（C）：碳是構(gòu)成石墨組織的元素，可強(qiáng)化石墨并減小白口傾向，增加鐵素體含量，改善韌性，也有利于改善鐵水流動(dòng)性。合適的碳含量為3.5%-3.9%，優(yōu)選3.6%-3.8%，更優(yōu)選3.65%-3.75%。碳含量過高會(huì)使組織中石墨球數(shù)、球徑增加，導(dǎo)致沖擊功下降；含碳量過低則會(huì)使材料的脆性轉(zhuǎn)變溫度升高，對(duì)低溫沖擊韌性不利。硅（Si）：硅是促進(jìn)石墨化元素，能促進(jìn)鐵素體形成并阻礙珠光體生成。提高硅含量可增加強(qiáng)度，但會(huì)降低沖擊韌度。硅對(duì)低溫韌性有兩面性，一方面能顯著提高鐵素體基體球墨鑄鐵的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，降低硅含量可獲得較好的低溫沖擊韌性；另一方面，硅含量減少會(huì)導(dǎo)致鐵素體量減少，使材料的塑性和韌性降低。本專利技術(shù)中硅的含量限定為1.6%-2.2%，優(yōu)選為1.7%-2.1%，更優(yōu)選1.8%-2.0%。錳（Mn）：錳會(huì)提高球墨鑄鐵的韌脆轉(zhuǎn)變溫度，促進(jìn)基體中碳化物和珠光體的形成，對(duì)沖擊韌性特別是低溫沖擊韌性非常不利。因此，應(yīng)盡量降低錳含量，限定錳含量小于等于0.18%，更優(yōu)選0.15%以下、特別優(yōu)選0.1%以下，出于原料條件和經(jīng)濟(jì)性考慮，可接受錳含量在0.01%以上。鎂（Mg）：鎂是球化元素，適量的鎂對(duì)低溫韌性有利。鎂含量過高對(duì)韌性有不利影響，會(huì)使低溫沖擊功下降、夾渣和縮松傾向增大，影響力學(xué)性能；鎂含量過低則球化效果不足。鎂的量限定為0.03%-0.05%，優(yōu)選0.035%-0.045%時(shí)，可以獲得較好的球化率和低溫韌性能。稀土（Re）：稀土起輔助球化作用，同時(shí)可脫硫去氣、凈化鐵液、抗球化干擾元素的反球化作用。稀土含量過低則球化和抗球化干擾元素的作用效果不明顯，過高則容易使組織產(chǎn)生珠光體傾向，并產(chǎn)生氧化物、硫化物夾雜等，嚴(yán)重降低各項(xiàng)力學(xué)性能。通常稀土的添加量在0.03%以下，而本專利技術(shù)在有意添加微量球化干擾元素鉍（Bi）和硼（B）的基礎(chǔ)上，略微提高了稀土的含量，其添加量為0.03%-0.06%，優(yōu)選0.035%-0.055%，更優(yōu)選0.04%-0.05%，以消除Bi和B干擾球化的危害。鉍（Bi）：添加微量的鉍有利于石墨的細(xì)化和均勻化，對(duì)鐵素體基體影響不大，且能夠顯著改善石墨的形態(tài)并細(xì)化組織，從而提高球墨鑄鐵的低溫韌性和室溫強(qiáng)度。但鉍是干擾球化的元素，過高則容易生成片狀石墨且難以保證球化率，過低則細(xì)化和均勻化效果難以保證。其含量設(shè)定為0.001%-0.005%，優(yōu)選0.002%-0.004%，更優(yōu)選0.0025%-0.0035%。通過有意引入鉍并略微提高稀土的添加量，可在消除鉍干擾球化危害的同時(shí)確保其細(xì)化石墨和確保石墨均勻化的作用，有利于球墨鑄鐵獲得優(yōu)異的室溫強(qiáng)度和低溫韌性。硼（B）：微量的硼能夠促進(jìn)石墨化并細(xì)化石墨，同時(shí)是提高強(qiáng)度的有利元素。它對(duì)鐵素體基體影響不大，且能顯著改善石墨的形態(tài)并細(xì)化組織，使球墨鑄鐵兼顧室溫強(qiáng)度和低溫沖擊韌性。硼也是干擾球化的元素，為消除其干擾球化的劣勢，本專利技術(shù)略微提高了稀土的添加量，硼的含量設(shè)定為0.003%-0.008%，優(yōu)選0.004%-0.007%，更優(yōu)選0.0045%-0.0065%，以確保硼的有利作用并避免其對(duì)球化的干擾，有利于球墨鑄鐵獲得優(yōu)異的室溫強(qiáng)度和低溫韌性。此外，還需嚴(yán)格控制硫（S）和磷（P）的含量。硫會(huì)與球化元素化合形成硫化物，降低球墨鑄鐵的力學(xué)性能，一般要求硫的質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0.02%，對(duì)于低溫使用的球墨鑄鐵件，硫含量應(yīng)更低，通常不超過0.01%。磷會(huì)降低材料的塑