工业电炉的应用：蠕墨铸铁组织与力学性能特点
来源:开封市华能电炉有限公司
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作者:huanengdl
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发布时间: 2017-03-09
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工业电炉的应用：蠕墨铸铁组织与力学性能特点
1.蠕墨铸铁的组织
灰铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁具有不同的力学性能，主要是因为在铸铁，基体中石墨的分布和形状不同。灰铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁三种铸铁的石墨三维形状在几何学上有很大差异。灰铸铁的石墨为立体连接呈蔷薇花瓣形，蠕墨铸铁的石墨在宏观上与灰铸铁类似，但形状复杂，呈连接成珊瑚状的三维分布。这些石墨的连续性使得灰铸铁、蠕墨铸铁具有良好的热传导性能。而球墨铸铁的球状石墨则是孤立分布的，蠕墨铸铁的石墨轮廓形状弯曲复杂，石墨与基体之间密贴连接。蠕铁的石墨较短，其纵横尺寸比值小于10，石墨前端呈球状，且石墨表面比较粗糙，这种粗糙的表面使得蠕墨与基体具有良好的密贴性，使石墨不会象灰铸铁那样易从基体剥离，从而具有较高的强度。
2蠕墨铸铁的力学性能
2.1力学性能
蠕墨铸铁具有介于灰铸铁和球墨铸铁之间的力学性能，蠕铁与灰铸铁(HT250)相比抗拉强度提高70%，疲劳强度提高1倍，杨氏模量提高30%～40%；与QT500-7球铁相比抗拉强度和硬度指标处于同等水平。QT500-7球墨铸铁的延伸率约为7%，铁素体／珠光体系列蠕铁在适当调节珠光体、蠕化率也可达到这一水平。
2.2蠕墨铸铁的疲劳强度
观察蠕铁断口破面可知，其石墨表面呈复杂的凹凸状且具有分形性，测定珠光体基体蠕铁各种破坏形态中各组织所占的比例表明，基体珠光体占57%，剥离石墨占31%，破断石墨占12%。这与灰铸铁断裂时石墨基本上都呈剥离状态不同。石墨断裂的存在意味着石墨与基体的密贴性好。这一点会对石墨附近的裂纹扩展产生较大影响。蠕铁的中间裂纹呈现出反复扩展、停止的不连续情形，而HT的疲劳裂纹在成长到某一长度后就不再停留地急剧扩展。由此，对3种铸铁的疲劳机理与疲劳强度比(疲劳强度S与抗拉强度UTS之比，即S/UTS)的关系进行了对比：灰铁的石墨形状为片状，石墨轮廓平坦。由于其石墨呈三维连续分布，因而一旦产生疲劳裂纹，石墨与基体就连续产生剥离，裂纹急剧扩大，因而疲劳强度最低。球铁虽然其石墨也易于剥离，但由于石墨是孤立分布的，剥离对疲劳强度的影响不大，因而疲劳强度最高。蠕铁的石墨尽管与FC同样呈三维连续分布，但裂纹在石墨与基体组织界面扩展时，因复杂的石墨轮廓所导致的良好的密贴性使石墨剥离受到抑制，从而使裂纹扩展受阻而停止。所以蠕铁与灰铁、球铁相比，蠕铁其疲劳强度比最高。
2.3蠕墨铸铁的高温强度
从蠕铁的应力一应变曲线与温度的关系，在573～723K之间应力一应变的关系变化不大，但当温度达到773K以上时，就引起应力的急剧下降并呈现出延性特征。蠕铁铸铁在500℃以下具有良好的刚性，不会产生变形。灰铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁三种材料在673K都时出现强度下降，但球铁的抗拉强度受温度上升的影响最大，在温度升至超过723K时，球铁的抗拉强度急剧下降而达到与蠕铁相接近的程度。而灰铁的抗拉强度受温度上升影响较小。在温度达到823K以上时，3种铸铁的抗拉强度较为接近，说明此时石墨形状的影响小。由此可知，在约500℃的高温下，蠕铁的抗拉强度与球铁的抗拉强度实际上是相同的，说明明铁具有良好的高温强度特性，是制造在高温条件下工作的发动机部件的合适材料。
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