隨著鑄鐵水平連鑄技術(shù)的不斷推廣，鑄鐵型材正在被越來越廣泛的應(yīng)用到工業(yè)行韭中 的各個(gè)領(lǐng)域。本文通過對(duì)連鑄設(shè)備、控制系統(tǒng)的改進(jìn)和相關(guān)工藝參數(shù)的優(yōu)化，制備了幾種 不同截面尺寸的小直徑鑄鐵型材，并從小直徑鑄鐵型材的凝固成型特點(diǎn)出發(fā)，分析研究了 其組織與性能之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，得出了以下結(jié)論： (1)小直徑鑄鐵型材的金相組織特點(diǎn)是：發(fā)達(dá)的初生奧氏體枝晶和枝晶聞分布的細(xì)小 的D型石墨。 度差僅為Hl≥±15。 (3)試驗(yàn)所得的小直徑鑄鐵型材的抗拉強(qiáng)度均在320MPa以上，力學(xué)性能良好。 (4)從拉伸斷囂可以得出：奧氏體技晶在鑄鐵型謄孝的斷裂過程中主要表現(xiàn)為阻止裂紋 擴(kuò)展的作用，增加斷裂所需的能量，提高鑄鐵型材的強(qiáng)度。 (5)對(duì)小直徑鑄鐵型材的組織及斷裂行為分析表明：發(fā)達(dá)的初塵奧氏體技晶呈框架結(jié) 構(gòu)分布：枝晶間的D型石墨在高倍電鏡下觀察石墨的形狀近似里蠕蟲狀或狀。這是 小直徑鑄鐵型材度的根本原因。

常用的耐熱材料主要有耐熱鋼和耐熱鑄鐵。耐熱鋼的耐熱性較好，力學(xué)性能較高，但成本較高。耐熱鑄鐵具有一定的力學(xué)性能，成本相對(duì)較低，但耐熱性不如耐熱鋼。本文以鉻含量為20%的高鉻鑄鐵為研究對(duì)象，采用加入稀土、硅的方法，研究對(duì)高鉻耐熱鑄鐵的影響。通過光學(xué)顯鏡，研究稀土、硅對(duì)高鉻白口鑄鐵組織的影響。對(duì)不同成分的高鉻鑄鐵進(jìn)行高溫氧化實(shí)驗(yàn)，計(jì)算其氧化速率，分析氧化膜的組成。并對(duì)不同成分的試樣進(jìn)行耐磨性、熱疲勞、硬度測(cè)試。研究結(jié)果表明： 稀土含量由0增加到0.60%，高鉻鑄鐵奧氏體由樹枝晶向柱狀晶和等軸晶轉(zhuǎn)變，碳化物由連續(xù)的網(wǎng)狀趨于塊狀和條狀發(fā)展；高鉻鑄鐵氧化速率從5.566mg·cm-2·h-1降到3.276mg·cm-2·h-1；磨損量由0.1521g降為0.1485g；高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從45.2HRC增加到49.9HRC；將添加稀土的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。
硅含量低于2.5%時(shí)，高鉻鑄鐵奧氏體枝晶較多，共晶碳化物的連續(xù)程度較高，以網(wǎng)狀或條狀存在。硅含量大于2.5%時(shí)，奧氏體枝晶減少，共晶碳化物顯著的細(xì)化，以細(xì)小的塊狀和粒狀形式存在，分布均勻；隨著硅含量的增加，氧化速率先下降后上升，硅含量在2.0%時(shí)，低為2.825mg·cm-2·h-1；隨著含硅量的增加，磨損量呈降低趨勢(shì)，小值為0.1468g；硅含量從1.5%增加到3.5%，高鉻鑄鐵鑄態(tài)硬度從49.3HRC增加到52.5HRC；將添加硅的高鉻耐熱鑄鐵，在1100℃下進(jìn)行熱疲勞實(shí)驗(yàn)，試樣進(jìn)行40次反復(fù)加熱、冷卻，均未出現(xiàn)裂紋。

隨著新型孕育劑的加入,球墨鑄鐵梯形試塊的厚度由50mmm減少到10mm,其硬度值從177.0N/mm2增加到232.7N/mm硬度值增加了55.7N/mm相對(duì)于添加前的從165.7N/mm2增加到236.3N/mm增加了70.6N/mm增加的幅度較小,這說明由于厚度的變化引起的斷面敏感性較小,這就為生產(chǎn)厚大變截面球鐵件提供了一種的復(fù)合新型孕育劑,使不同厚度部位的力學(xué)性能都能達(dá)到要求。 掃描電鏡和能譜分析的結(jié)果表明,在不同牌號(hào)的球鐵鐵水中添加這種新型孕育劑后,從球墨鑄鐵中萃取出來的石墨球絕大多數(shù)呈現(xiàn)出近似圓球的形狀,而不添加新型孕育劑時(shí)石墨球有很多呈現(xiàn)出各種典型的不圓整狀態(tài),比如,蠕蟲狀、橢球狀、棒狀等。由此可見,新型孕育劑的添加有利于石墨球圓整度的提高。
接著我們采用萃取球墨-壓扁法、層磨法、高溫?zé)Y(jié)后石墨球核心物質(zhì)的分析等各種途徑對(duì)石墨球核心物質(zhì)的分析可以得出,量元S、Bi等在石墨球形核的過程中起著至關(guān)重要的作用,正是它們與鐵水中的各種金屬元素發(fā)生反應(yīng)生成各種氧化物、硫化物以及金屬間化合物等,增加了石墨球形核的核心,從而達(dá)到增加石墨球數(shù)量,提高其圓整度的作用。 透射電鏡研究結(jié)果表明,石墨的核心物質(zhì)可能是一個(gè)顆粒,也可能是兩個(gè)顆粒連在一起共同作為石墨核心,其尺寸大都為2-3um,由選區(qū)電子衍射圖譜標(biāo)定的結(jié)果可知,核心物質(zhì)確實(shí)存在γ-MnS。綜合XRD、EDS以及TEM的測(cè)試結(jié)果,我們推斷石墨核心的發(fā)源地為Mn、Ca、Mg等的硫化物以及金屬間化合物CeBi,外層為頑輝石MgO·SiO2及鎂橄欖石2MgO·SiO通過孕育處理引入Ca后,反應(yīng)生成了六方硅酸鹽CaO·SiOCaO·Al2O3·2SiO它們與石墨的晶格失配度較低,石墨可以在其表面上形核析出。