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1、《宁夏机械》2007年第2期试验研究-40℃低温冲击球墨铸铁的研究和开发吴树伟曲泽茂陆建斌吴建文(长城须崎铸造有限公司,宁夏银川750021)摘要通过对-40℃低温冲击球墨铸铁材料的研发,在确保力学性能Rm≥400Mpa的同时,使-40℃低温冲击韧性平均值大于12J。该材料开发成功,将推进我公司球铁材料研发能力,同时其市场前景非常广阔。关键词低温冲击球铁材料球墨铸铁1材料简介2.1化学成分的影响及选择低温冲击球铁材料(EN-GJS-400-18-LT、EN-2.1.1碳含量GJS-350-22-LT),由于
2、其在低温下良好的冲击性能,不对于碳的选择,根据查找的文献资料显示,“高但在风力发电领域应用颇广,且在轨道交通领域内亦延展值”随着碳含量的增加而减少。在球铁的正常碳得到广泛应用。本课题研究的-40℃低温冲击球墨铸含量范围内,转换温度几乎不受影响。而流动性、金相铁要求:在确保力学性能Rm≥400Mpa的同时,-40℃和减少收缩通常需要较高的碳含量以增加石墨膨胀,低温冲击韧性平均值≥12J,不仅为国家标准中未有的所以碳含量控制在3.4%-3.7%。材料,同时超过EN-GJS-350-22-LT的性能要求。2.1.
3、2硅含量-40℃低温冲击球墨铸铁材料与EN-GJS-硅能固熔于Fe中阻碍铁原子和碳原子的化合,可400-18-LT、EN-GJS-350-22-LT性能要求见表1。促进石墨析出,硅高有利于获得铁素体,但硅超过一定范围,会提高球铁的韧——脆性转变温度,会降低表1低温冲击韧性,根据调研结果,硅含量应控制在1.90%抗拉强度屈服强度延伸率低温冲击韧性(-20℃)J材料牌号-2.4%之间。22(N/mm)(N/mm)(%)3个试样平均值单个试样2.1.3锰含量EN-GJS-40040025018129锰扩大奥氏体区
4、,降低共析转变温度,熔入奥氏体-18-LT中的锰有强烈的正偏析倾向,可在晶界上形成晶间碳化抗拉强度屈服强度延伸率低温冲击韧性(-40℃)J物,能显著降低球铁韧性,所以锰含量控制在0.15%以下。材料牌号(N/mm2)(N/mm2)(%)2.1.4磷含量3个试样平均值单个试样有很严重的脆化影响(降低延展值”和提高转换EN-GJS-35035022022129-22-LT温度),在晶界上形成磷共晶,严重降低球铁的延伸率和韧性,必需尽可能的低,因此磷含量控制在0.03%以下。抗拉强度屈服强度延伸率低温冲击韧性(-
5、40℃)J2.1.5硫含量材料牌号22(N/mm)(N/mm)(%)3个试样平均值单个试样硫和球化元素中的Mg、Ce有很强的结合能力,生CSMF400-18成硫化物和氧化物等杂质,能消耗大量球化剂使球化40025018129-LT40不良,且易使铸件产生夹杂缺陷,在保证球化数量的2原材料及成分的选择前提下,硫含量要尽可能低,硫控制在0.02%以下。作者简介:吴树伟(1968～),男,学士,高级工程师,主要从事各种牌号球墨铸铁、灰铸铁研发和控制工作。-9-试验研究《宁夏机械》2007年第2期2.1.6镍含量3
6、.4结论镍增加屈服强度,因此,它可以补偿较低的硅含3.4.1试块镍含量的不同,导致试块屈服强度、低温冲量,但是需要进行热处理以获得完整的铁素体结构。击性能的差异,为了得到合格的冲击韧性,必须将Ni它不影响延伸率,但降低球铁的韧——脆性转变温含量控制在适当范围;度,起稳定和细化珠光体组织的作用,且在共晶团内3.4.2球化级别、石墨球个数直接影响材料的低温冲击分布均匀,不会因偏析而使共晶团边界脆化,性能,球化级别应达到在90%以上,球墨个数达到902.1.7石墨形态:球化和石墨球数个/mm2以上。球化要尽可能的
7、高,以获得好的“高延展值”。转换3.4.3在高温铁素体化热处理工艺条件下获得很好的温度几乎没有变化。高石墨球数有利于铁素体的形成,并减冲击性能,说明热处理工艺曲线符合要求。少碳化物的危险。它也可以降低转换温度。但是,高石墨3.5结果球数降低“高延展值”和转换温度。应该在“高延展值”3.5.1对影响-40℃低温冲击的各种影响因素有了一和转换温度间达成平衡。对于壁厚为25mm-40mm的截个明确的认识,掌握了该材料的基本特性。面,建议的石墨球数为70/mm2~100/mm2以上。3.5.2-40℃低温冲击球墨铸
8、铁材料经过三次试验,其2.2原材料选择各项性能指标及冲击韧性均达到规范要求。通过对我公司内部-20℃低温冲击材料的技术调3.5.3通过试验验证了原材料的选择及炉料配比,满足研,为了达到低温冲击韧性的要求,要求炉料必须纯了-40℃低温冲击球墨铸铁材料要求。净,原材料中的锰,磷、硫、钛等杂质必须控制在最低3.5.4通过试验验证了熔炼工艺及球化孕育工艺,满足水平,所以我们采用优质的球铁生铁。其中微量元素-40℃低温冲击
