有關(guān)硅鉬球鐵的一些問題-李傳拭-wenkub
2023-04-09 03:57:53 本頁面
【正文】 的影響。（1）促進(jìn)石墨化、抑制滲碳體的析出 在鑄鐵中，硅固溶于奧氏體中的溶解度約為2％，％。但是，在柴油機(jī)方面的應(yīng)用仍然很多，而且，其他方面對(duì)耐熱鑄件的需求量也非?？捎^，SiMo 球墨鑄鐵仍然是一種重要的鑄造合金。 90 年代以后，一些汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度超過了900℃，SiMo 球墨鑄鐵不能勝任了，開始用高鎳奧氏體球墨鑄鐵。 早期的內(nèi)燃機(jī)，燃燒效率不高，排出的廢氣溫度約在500℃左右，排氣歧管一般都用灰鑄鐵制造。 硅含量5～6％的球墨鑄鐵抗氧化能力很好，但是，硅含量超過5％以后，鐵素體有一部分會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)榇嘈韵郌e3Si，使韌性大幅度下降，出于兼顧二者的折衷考慮，耐熱球墨鑄鐵的硅含量一般都不超過5％。早期，西拉爾鑄鐵是世界知名的耐熱鑄鐵。由于基體組織是鐵素體，常溫下，這種鑄鐵的抗拉強(qiáng)度可能略低于常規(guī)的珠光體灰鑄鐵，但脆性反而高一些，承受沖擊載荷的能力也較差，但是，在260℃以上其抗拉強(qiáng)度和抗沖擊能力都高于常規(guī)的灰鑄鐵。各種在高溫條件下作業(yè)的部件，從爐用部件到當(dāng)時(shí)的汽輪機(jī)殼體，都用灰鑄鐵制造。為了有助于現(xiàn)場(chǎng)工作的同仁對(duì)其有更好的了解，想在這里 就有關(guān)的問題作簡(jiǎn)要的介紹。一、SiMo 球墨鑄鐵的由來硅在灰鑄鐵中的應(yīng)用 19 世紀(jì)，繼英國之后，一些工業(yè)國家都相繼完成了工業(yè)革命，促進(jìn)了生產(chǎn)力的快速發(fā) 展。因此，首先考慮的問題是，如何改善灰鑄鐵的耐熱性能。提高了鑄鐵中的硅含量后，不僅鑄鐵的高溫強(qiáng)度提高，更為重要的是，顯著增強(qiáng)了鑄鐵在高溫下的抗氧化能力和抗熱生長能力，鑄件可以在850℃、甚至900℃的高溫下作業(yè)。由西拉爾鑄鐵到SiMo 球墨鑄鐵 20 世紀(jì)40 年代，球墨鑄鐵問世，為鑄鐵的發(fā)展開創(chuàng)一個(gè)新的紀(jì)元。提高了硅含量的球墨鑄鐵中，～％的鉬，可以提高常溫下的強(qiáng)度和韌性，高溫力學(xué)性能的改善尤為明顯，％％，鑄鐵的蠕變性能也逐步改善。隨著技術(shù)的進(jìn)步，內(nèi)燃機(jī)排氣溫度逐漸提高，排氣歧管的材質(zhì)也隨之不斷改進(jìn)。2000 年代早期，高檔汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣溫度又越過了950℃，排氣歧管和渦輪增壓器不得不改用鐵素體耐熱鋼。二、SiMo 球墨鑄鐵的化學(xué)成分及其對(duì)力學(xué)性能的影響 SiMo 球墨鑄鐵中的主要合金元素是硅，鉬是為改善鑄鐵而加入的輔助合金元素，在硅、鉬含量確定之后，對(duì)碳、錳、磷、硫等元素的含量也應(yīng)該予以嚴(yán)格的控制。鑄鐵中，硅是促進(jìn)石墨化作用最強(qiáng)的合金元素，其促進(jìn)石墨化的能力大致是鎳的3 倍、銅的5 倍。 液態(tài)鑄鐵中含有硅，就會(huì)使碳的溶解度降低。共晶轉(zhuǎn)變時(shí)，硅富集于早期結(jié)晶的共晶奧氏體中，抑制碳與鐵化合成滲碳體，增強(qiáng)碳在奧氏體中的擴(kuò)散速度，促使碳以共晶石墨的形態(tài)析出。（2）提高鑄鐵的抗氧化能力 一般說來，耐熱鑄件的作業(yè)條件是，在高溫下、長時(shí)間與氧化性氣體（主要是O2 、H2O、CO2）接觸。鐵在高溫下的氧化從表面開始，先形成一層薄氧化膜，然后逐漸增厚。氧化過程中，氧原子以擴(kuò)散的方式通過氧化膜進(jìn)入鐵中，使鐵氧化，鑄鐵中的鐵原子則向氧化膜方面擴(kuò)散。鑄件外表面產(chǎn)生的氧化皮，是可能剝落的。鉻、鋁含量高時(shí)，鑄件的表面上形成致密的Cr2O3 或Al2O3 氧化膜，有良好的保護(hù)作用。硅含量較高的鑄鐵中，氧化膜的主要組成成分是鐵橄欖石（Fe2SiO4），致密程度大為改善，能抑制外界的氧原子通過表面進(jìn)入鑄鐵內(nèi)部。熱生長不僅使鑄鐵的強(qiáng)度降低，還可能損壞與之接觸的其他部件。650℃以上，石墨化的速度提高。由于鑄件內(nèi)部存在疏松和其他細(xì)小的孔隙，實(shí)際鑄件因石墨化而致的生長低于此值。因此，在作業(yè)溫度不超過850℃的條件下，不必?fù)?dān)心鑄件因石墨化而產(chǎn)生熱生長的問題。長時(shí)間反復(fù)經(jīng)歷這種轉(zhuǎn)變，鐵就會(huì)有可觀的體積膨脹，導(dǎo)致很壞的后果?；诣T鐵的顯微組織中，石墨呈分散的片狀，實(shí)際上是相互連接的團(tuán)簇體，而且還有觸及鑄件表面的石墨片。球墨鑄鐵中的石墨球是互不相連的，也沒有聯(lián)通外界的通道，可以有效地抑制內(nèi)部的氧化。～％，可以得到全鐵素體組織。硅固溶強(qiáng)化的球墨鑄鐵，疲勞極限優(yōu)于常規(guī)球墨鑄鐵。無論是鑄鐵或鑄鋼中，硅含量太高都會(huì)使鑄鐵（或鑄鋼）的脆性增大。鉬在奧氏體中的固溶度可達(dá)3％，隨著奧氏體中碳含量的增高，固溶度還可提高。凝固終了后，珠光體分解時(shí)，還可能在晶界附近析出富鉬的次生相。關(guān)于鉬含量對(duì)SiMo 球墨鑄鐵性能的影響，美國Climax Molybdenum 公司曾經(jīng)進(jìn)行過大量的試驗(yàn)研究工作。鉬含量對(duì)Si4 球墨鑄鐵在705℃保持后的斷裂強(qiáng)度的影響見圖3。SiMo 球墨鑄鐵中的硅含量較高，應(yīng)該相應(yīng)地調(diào)低碳含量，而碳當(dāng)量的值則應(yīng)略高于常規(guī)球墨鑄鐵。2）錳錳是大家熟知的碳化物形成元素，常規(guī)的鐵素體球墨鑄鐵中，％，為此，爐料中往往不得不
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