近些年來(lái)，由于對(duì)灰鑄鐵的強(qiáng)度要求越來(lái)越高，灰鑄鐵的組織特征發(fā)生了很大的變化，也帶來(lái)了度灰鑄鐵切削加工性能變差這一普遍關(guān)注的問(wèn)題。度灰鑄鐵的切削加工性能較差，其主要原因與其組織組成相中石墨的形態(tài)、數(shù)量、尺寸、分布以及珠光體基體的特征相關(guān)。 本文通過(guò)調(diào)整Si/C比、合金化元素加入量以及改變?cè)杏齽┓N類來(lái)影響灰鑄鐵的石墨、珠光體以及初生奧氏體形態(tài)，從而獲得更高的抗拉強(qiáng)度以及更好的切削加工性能。 從金相組織方面，提高Si/C比會(huì)減少石墨數(shù)量，增強(qiáng)基體強(qiáng)度；加入合金化元素進(jìn)行變質(zhì)可以使石墨變得更加彎曲細(xì)小，并能夠提高基體強(qiáng)度。從灰鑄鐵的力學(xué)性能上來(lái)看，提高Si/C比能大幅提高其力學(xué)性能，隨著合金化元素加入量的提高也可以提高其力學(xué)性能，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高力學(xué)性能的效果佳。
從加工性能上看來(lái)，提高Si/C比使加工性能?chē)?yán)重惡化，隨著合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育劑中，硅鋯錳孕育劑提高加工性能和力學(xué)性能的效果也為佳。 通過(guò)分析拉伸過(guò)程以及切削加工過(guò)程中度灰鑄鐵的石墨變形規(guī)律，揭示出石墨對(duì)度灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度與加工性能的影響機(jī)制。在拉伸過(guò)程中，石墨作為夾雜分布在集體組織中，石墨形態(tài)對(duì)度灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度有很大的影響。石墨越彎曲，石墨端部角度越鈍，抗拉強(qiáng)度越好。在切削加工過(guò)程中，由于剪切力的作用，度灰鑄鐵組織中的石墨將發(fā)生規(guī)律性的變形，增加石墨的數(shù)量能夠減輕切削加工過(guò)程中的抗力、降低刀具的磨損，改善度灰鑄鐵的切削加工性能。通過(guò)石墨對(duì)度灰鑄鐵的性能影響的研究，

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(shuō)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(lái)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(chóng)狀、橢球狀、棒狀等。由此可見(jiàn),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(guò)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(guò)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。

工業(yè)化試驗(yàn)結(jié)果表明:采用喂線工藝生產(chǎn)FCD700球墨鑄鐵凸輪軸時(shí),鑄件球化率、石墨球尺寸等級(jí)等參數(shù)都優(yōu)于原沖入法工藝,且鑄件力學(xué)性能的穩(wěn)定性得到很大改善,球化處理效果穩(wěn)定,重現(xiàn)性好;喂線技術(shù)工藝對(duì)鐵水增硅量小,可大量使用回爐料,降低了生產(chǎn)成本,并能靈活調(diào)整氣壓澆注機(jī)內(nèi)鎂殘量的波動(dòng);同時(shí)喂線處理工藝在很大程度上了球化作業(yè)時(shí)煙氣對(duì)環(huán)境的影響和污染,降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
分析了低碳鐵水中的元素與孕育劑中的元素對(duì)低碳球鐵球化與性能的影響。結(jié)果表明：經(jīng)SX變質(zhì)劑處理后的低碳鐵水可以獲得細(xì)小、分布較廣的石墨球，低碳球鐵的綜合性能不低于傳統(tǒng)球鐵，在鑄態(tài)下就可以達(dá)到QT700-2的水平。但成本卻大為降低。 低碳球鐵在鑄態(tài)下的抗拉強(qiáng)度可達(dá)750MPa，沖擊韌性可達(dá)20J／cm~其中石墨球直徑在5～20基體以珠光體為主，有少量的鐵素體與滲碳體。對(duì)低碳球鐵的強(qiáng)化與韌化做了初步的分析研究，認(rèn)為低碳球鐵的韌化處理具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。在掃描電鏡(SEM)與透射電鏡(TEM)上觀察石墨球，與傳統(tǒng)石墨球相比低碳球鐵的石墨球呈細(xì)小點(diǎn)狀分布，球墨中心聚集有較多的球化元素而在邊緣處分布有反球化元素。石墨球中心存在有氧化 【摘要 一 物、硫化物以及氮化物等組成的復(fù)雜的化合物，經(jīng)分析 認(rèn)為它們是球狀石墨形核的有效核心。后提出進(jìn)一步 改善低碳球鐵性能的建議。