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偏析對球墨鑄鐵組織及性能的影響

來源:南京諾金高速分析儀器廠   2022年04月06日 13:54  

 1.反偏析元素

     硅:Si偏析于奧氏體晶內并富集在石墨球附近,擴大該處奧氏體的共析轉化溫度區(qū)間、促使鐵素體形成。所以普通球墨鑄鐵(非合金球墨鑄鐵)的鑄態(tài)組織大多數(shù)由鑲有鐵素體邊的石墨球+珠光體組成(俗稱牛眼組織)。牛眼組織能阻止來自球墨表面的裂紋擴展,提高球墨鑄鐵動載荷下的抗力。然而,Si在奧氏體內的固溶強化會引起晶格扭曲,阻礙超彈性應力作用下的滑移,當Si不均與分布嚴重時,這種阻礙變得十分突出。此外,硅在石墨球旁的富集使固相轉化時易促使析出二次石墨。由于在硅高的區(qū)域有高的共析轉化溫度,故奧氏體固相轉化時,易促使該區(qū)域珠光體片變粗。因而,Si的偏析會給性能帶來不利影響。

    鎳、銅:Ni、CuSi都屬于反偏析元素。但與Si不同,它們降低共析轉化溫度;另外,Cu還在球墨-基體界面富集,阻礙C的擴散。所以Cu、Ni削弱球墨旁因Si高而引起的鐵素體化作用,促進珠光體形成。在高NiCr球墨鑄鐵中,Ni在共晶晶粒周界處的貧化和Mn的富集,使高Ni球墨鑄鐵的韌性和強度全面降低。

    2.正偏析元素

    錳:Mn在共晶團晶界富集。由于球墨鑄鐵的S含量低,少量的Mn立即顯示出偏析的負面影響,故球墨鑄鐵中允許的Mn含量相對比灰鑄鐵要低。Mn雖可減少球墨鑄鐵中的鐵素體,但由于在石墨旁貧化,所以對克服球墨鑄鐵的牛眼組織作用有限。MnLTF區(qū)偏析易使此區(qū)域奧氏體穩(wěn)定,等溫淬火后形成高碳馬氏體+殘余奧氏體混合組織,大大惡化ADI球墨鑄鐵的塑性及韌性。在珠光體及鐵素體型球墨鑄鐵中,Mn、Cr的偏析導致韌性-脆性轉化溫度升高,容易引起脆性斷裂,截面越大越嚴重。

    鉻:Cr偏析比Mn強烈,易形成晶間碳化物,降低動載荷性能,提高縮松傾向。

    釩:VCr形成碳化物的傾向更大。碳化釩除單獨存在外,,還與碳化鐵形成共晶體或固溶體。

    鈦:TiC易形成TiCTiC熔點3180℃,以孤立塊狀形態(tài)存在。當溶液中存在C、N時,TiC、N更易形成化合物TiC、TiN。當形成針狀Mo-Ti-V晶間復合碳化物時,會削弱力學性能。同時,TiC、TiN是高硬度相,對切削加工會產生不良影響。

    鉬:Mo是富集于LTF區(qū)的強偏析元素。形成的晶間組織并不是簡單的碳化物,而是復雜的合金化合物。當P含量偏高時,晶間組織中會出現(xiàn)Fe-Mo-P化合物,Mo在晶界易形成鉬硅化合物,這些組織會明顯降低動載荷性能,還增加微觀縮孔。

    為了克服偏析元素對組織和性能的不利影響,可同時添加正、反偏析元素以抵消彼此的負面作用,獲得人們希望的均勻組織。

    3.磷硫及低熔點元素

    磷:P不是促進碳化物形成元素,但顯示出征偏析特性,以磷化鐵的形式組成低熔點三元磷共晶在LTF區(qū)共晶界上,降低鑄態(tài)球墨鑄鐵的強度和韌性。同時P還同時偏析到奧氏體晶粒的亞晶界,使亞晶粒界面塑性明顯小于晶內,增大球墨鑄鐵的回火脆性傾向。

    硫:S在球墨鑄鐵中含量不高,多以硫化物形式存在,固溶態(tài)的硫含量極低。硫化物多存在于核心,有利于石墨核心的形成。

錫、銻:低熔點元素Sn、Sb吸附在石墨/金屬界面上,形成阻礙碳原子向石墨球擴散的薄層,阻止鐵素體的產生。由于是通過薄層阻礙碳擴散,所以Sn、Sb促進珠光體的能力比Cu、Ni強。過量的SnSb偏析于最后凝固的液體,形成晶間化合物,導致強度和韌性均下降。(轉載于鑄造微課堂)

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NJ-ZN208電腦多元素分析儀可檢測的材料有:普碳鋼、低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼、生鐵、灰鑄鐵、球墨鑄鐵、耐磨鑄鐵、鋁合金等。儀器可檢測所有常規(guī)元素C、SMn、PSi、CrNi、Mo、Cu、Ti、AlW、VNb、Fe、ΣReMg、Co、Sb、As、Sn、Pb等。

 

 

                南京諾金高速分析儀器廠

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