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[球铁] 球墨铸铁究竟为何物

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发表于 2021-10-1 07:03:51 | 显示全部楼层 |阅读模式
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球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料,其综合性能接近于钢,正是基于其优异的性能,已成功地用于铸造一些受力复杂,强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”,主要指球墨铸铁。

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨,有效地提高了铸铁的机械性能,特别是提高了塑性和韧性,从而得到比碳钢还高的强度。


发展历史


法国的雷奥姆尔(Reaumur)于1722年制成了白心可锻铸铁。后来、美国的塞斯·包伊登(Seth·Boyden)于1826年发明了黑心可锻铸铁。

到了二十世纪二十年代。由于对铸铁中碳、硅等主要成分及加入其他合金元素的影响、熔化方法、孕育效果等方面的研究并有了进展,出现了所谓高级铸铁。因此,材质有了相当可观的改善,并在一定程度上扩大了应用范围。但是,由于存在着韧性低这样的根本缺点,未能迅速扩大其应用范围。

1947年,烟的莫罗(Morrogh)发现了铸态下存在球状石墨的铸铁。

1948年,通过在高碳,低硫、低磷的灰铸铁中加入Ce,并使其残留量保持在0.02%以上,制得了球墨铸铁.几乎与此同时,美国国际镍公司(INCO)加格奈宾(Gagnebin)等通过在铸铁中加Mg,并使其残留量保持在0.04%以上,获得了相同的球墨铸铁。

在第二次世界大战期间,由于生产耐磨马氏体白口铸铁所必需的铬元素资源缺乏,研究Cr的代用元素就成了当务之急。于是,对于与碳发生化学结合的各种金属及过渡金属,均就其能否形成碳化物进行了系统的调查研究,其中也就包括镁。为了减缓在加镁时的激烈喷溅,曾使用Cu80一Mg20合金和Ni80-M920合金。结果表明,镁不但作为铬的代用元素有良好的效果,而且还发现当镁在铁水中有某种程度的残留量时,有显著的脱硫作用。以这些新的发现为基础,继白口铸铁之后,对于在灰口铸铁中加镁的作用也进行了研究。在含C 3.5%、Si2.25%和Ni 2%的灰铸铁中加入了0.5%的Mg,其抗拉强度远远超过原来的预期(普通灰铸铁约为13kgf/mm2),高达78kgf/mm2。

组成成分

铸铁是含碳量大于2.11%的铁碳合金,由工业生铁废钢等钢铁及其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到,除Fe外,还含及其它铸铁中的碳以石墨形态析出,若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫可锻铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。

球墨铸铁除铁外的化学成分通常为:含碳量3.0~4.0%,含硅量1.8~3.2%,含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。
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