球墨铸铁特性及其应用

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1、球墨铸铁特性及其应用球墨铸铁特性及其应用球墨铸铁的概念球墨铸铁的概念uu球墨铸铁的概况球墨铸铁的概况球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石球墨铸铁是指铁液在凝固过程中碳以球型石 墨析出的铸铁。与灰铸铁相比，其金相组织的最墨析出的铸铁。与灰铸铁相比，其金相组织的最 大不同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐大不同是石墨形状的改变，避免了灰铸铁中尖锐 石墨的存在，使得石墨对金属基体的切口作用大石墨的存在，使得石墨对金属基体的切口作用大 为减少，基本消除了片状石墨引起的应力集中现为减少，基本消除了片状石墨引起的应力集中现 象，使得金属基体的强度利用率达到象，使得金属基体的强度利用率达到7070909

2、0， 从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。从而使金属基体的性能得到很大程度的发挥。球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金球墨铸铁可以像钢一样，通过热处理和合金 化等措施来进一步提高其使用性能。比如，处理化等措施来进一步提高其使用性能。比如，处理 过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸率高达过的球墨铸铁可以取得很好的韧性，延伸率高达 2424；抗拉强度可以高达；抗拉强度可以高达1400MPa1400MPa，基本接近，基本接近 钢材。钢材。与钢材相比，球墨铸铁还有很多优点。比如与钢材相比，球墨铸铁还有很多优点。比如 铸造性能好，成本相对较低。铸造性能好，成本相对较低。由于球墨铸铁产量的不断增加，

3、性能不断开由于球墨铸铁产量的不断增加，性能不断开 发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景发，现已成功部分取代了锻钢和铸钢，成为前景 广阔的金属结构材料。广阔的金属结构材料。球墨铸铁铸件形式球墨铸铁铸件形式1 1、大断面球墨铸铁、大断面球墨铸铁 2 2、铸态球墨铸铁件、铸态球墨铸铁件 3 3、薄壁球墨铸铁件、薄壁球墨铸铁件 4 4、高强度高韧性球铁、高强度高韧性球铁球墨铸铁的性能球墨铸铁的性能球墨铸铁的力学性能以抗拉强度和延伸率两球墨铸铁的力学性能以抗拉强度和延伸率两 个指标作为验收依据。个指标作为验收依据。GBGB规定的球墨铸铁牌号规定的球墨铸铁牌号序序 号号牌号牌号最小值最小值布氏硬度布

4、氏硬度主要金相组织主要金相组织抗拉强度抗拉强度b b（MPaMPa）屈服强度屈服强度0.2 0.2 （MPaMPa）延伸率延伸率 （）（）1 1QT400-18QT400-184004002502501818130130180180铁素体铁素体2 2QT400-15QT400-154004002502501515130130180180铁素体铁素体3 3QT450-10QT450-104504503103101010160160210210铁素体铁素体4 4QT500-7QT500-75005003203207 7170170230230铁素体珠光体铁素体珠光体5 5QT600-3QT600-

5、36006003703703 3190190270270珠光体铁素体珠光体铁素体6 6QT700-2QT700-27007004204202 2225225305305珠光体珠光体7 7QT800-2QT800-28008004804802 2245245335335珠光体或回火组织珠光体或回火组织8 8QT900-2QT900-29009006006002 2280280360360贝氏体或回火索氏体贝氏体或回火索氏体一、球墨铸铁的力学性能一、球墨铸铁的力学性能1 1、净荷载性能、净荷载性能 （1 1）硬度）硬度球墨铸铁的硬度主要取决于基体组织，而且球墨铸铁的硬度主要取决于基体组织，而且 与

6、抗拉强度、延伸率等净荷载性能有相应的关系与抗拉强度、延伸率等净荷载性能有相应的关系 。 （2 2）强度和塑性）强度和塑性球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织球墨铸铁的强度和塑性主要取决于基体组织 ，下贝氏体或回火马氏体强度最高，其次是上贝，下贝氏体或回火马氏体强度最高，其次是上贝 氏体、索氏体、珠光体。氏体、索氏体、珠光体。随着铁素体增多，强度下降，延伸率增加。随着铁素体增多，强度下降，延伸率增加。 奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。奥氏体或铁素体强度较低，塑性较好。2 2、动荷载性能、动荷载性能 （1 1）冲击韧度：铁素体球墨铸铁由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁由于）冲击韧度：铁素体球墨铸铁

7、由于含硅量变化，贝氏体球墨铸铁由于上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的变化范围较大。上、下贝氏体及奥氏体数量变化，冲击韧度的变化范围较大。基体组织基体组织冲击韧度冲击韧度 （J/cmJ/cm2 2） 铁素体铁素体5050150150珠光体珠光体15153535贝氏体贝氏体3030100100回火索氏体回火索氏体20206060J J铁素体铁素体球墨铸铁球墨铸铁试样冲击吸收功温度曲线试样冲击吸收功温度曲线各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度各种基体组织球墨铸铁常温冲击韧度（2 2）疲劳强度）疲劳强度某些球墨铸铁具有很高的疲劳强度，相当于某些球墨铸铁具有很高的疲劳强度，相当于4545号正火号正火

8、钢，如珠光体球铁。钢，如珠光体球铁。材料材料抗拉强度抗拉强度b b（MPaMPa）疲劳强度疲劳强度1 1（MPaMPa）疲劳强度疲劳强度/ / 抗拉强度抗拉强度 铁素体球铁铁素体球铁4614612062060.450.45 铁素体球铁铁素体球铁4704702452450.520.52 珠光体球铁珠光体球铁7357352552550.3470.347 珠光体球铁珠光体球铁7607602692690.350.35 珠光体球铁珠光体球铁7107102622620.370.37 贝氏体球铁贝氏体球铁11701170147014703043043433430.2-0.260.2-0.26 铁素体球铁铁素

9、体球铁4904902102100.430.43 珠光体铁素体球铁球铁珠光体铁素体球铁球铁6216212762760.440.44 回火马氏体球铁回火马氏体球铁9319313383380.360.36 上贝氏体球铁上贝氏体球铁108810884124120.380.38各种基体组织球墨铸铁的弯曲疲劳强度各种基体组织球墨铸铁的弯曲疲劳强度3 3、高温性能、高温性能 （1 1）硬度）硬度各种球墨铸铁低温下有很好的硬度，但在各种球墨铸铁低温下有很好的硬度，但在540540时开始粒状化，时开始粒状化， 高于高于650650 开始分解，硬度开始下降并逐渐接近铁素体球墨铸铁的开始分解，硬度开始下降并逐渐接近

10、铁素体球墨铸铁的 硬度。硬度。（2 2）高温短时力学）高温短时力学性能性能图中表明球墨图中表明球墨 铸铁铸铁抗拉强度随温抗拉强度随温 度升高而降低。度升高而降低。延伸率中，铁延伸率中，铁 素体先显著降低再素体先显著降低再 急剧升高，珠光体急剧升高，珠光体 缓慢下降，然后显缓慢下降，然后显 著增加。著增加。（3 3）高温蠕变和持久强度）高温蠕变和持久强度材料材料常温（常温（2020）力学性能力学性能试验温度试验温度高温持久强度（高温持久强度（MPa)MPa) 抗拉强度抗拉强度b b延伸率延伸率100h100h1000h1000h退火铁素体退火铁素体433.0433.02222427427 538

11、538 649649210.7210.7 68.368.3 22.722.7169.5169.5 51.551.5 152.5152.5 正火珠光体正火珠光体901.6901.65 5427427 538538 649649352.8352.8 115.2115.2 27.427.4285.2285.2 62.262.2 16.716.7奥氏体奥氏体429.2429.23535427427 538538 649649277.3277.3 176.4176.4 81.881.8236.2236.2 142.1142.1 60.860.8(4)(4)抗疲劳强度抗疲劳强度温度（温度（）疲劳强度疲劳强

12、度1 1（MPaMPa） 铸态珠光体铸态珠光体退火铁素体退火铁素体 2020223.4223.4183.3183.3250250203.8203.8183.3183.3400400176.4176.4132.3132.3500500170.5170.5132.3132.34 4、低温性能、低温性能随温度降低，球墨铸铁逐渐发生由韧随温度降低，球墨铸铁逐渐发生由韧 性向脆性的转变，尤其在脆性转变温度以性向脆性的转变，尤其在脆性转变温度以 下，冲击值急剧下降。同时，屈服强度提下，冲击值急剧下降。同时，屈服强度提 高，延伸率下降，对应力集中的敏感性明高，延伸率下降，对应力集中的敏感性明 显增加，表现为

13、屈服以后变形量较小即断显增加，表现为屈服以后变形量较小即断 裂。对于常温下塑韧性较好的铁素体球墨裂。对于常温下塑韧性较好的铁素体球墨 铸铁，低温下抗拉强度提高。铸铁，低温下抗拉强度提高。铁素体和珠光体的低温拉伸性能铁素体和珠光体的低温拉伸性能 SiSi：2.1% 2.1% ；P P：0.09%0.09%温度（温度（）正火珠光体球墨铸铁正火珠光体球墨铸铁退火铁素体球墨铸铁退火铁素体球墨铸铁 抗拉强度抗拉强度b bMPaMPa延伸率延伸率（）（）抗拉强度抗拉强度b bMPaMPa延伸率延伸率（）（）2020803.6803.62 2470.4470.424240 0759.5759.52 2492

14、.9492.92424 2525744.8744.81 1515.5515.52424 5050739.9739.91 1539.0539.01919 7575744.8744.81 1554.7554.71313 100100769.3769.30.50.5564.5564.59 9125125784.0784.00.50.5548.8548.85 5150150754.6754.60.50.5558.6558.63 3196196700.7700.70.50.5627.2627.20.50.5 269269629.2629.20 0605.6605.60 0三、球墨铸铁的其他性能三、球墨铸

15、铁的其他性能1 1、减震性、减震性球墨铸铁的减震性优于钢，劣于灰铸铁球墨铸铁的减震性优于钢，劣于灰铸铁 。球化率越高，减震性越差。球化率越高，减震性越差。温度上升，灰铸铁的减震性下降，但是温度上升，灰铸铁的减震性下降，但是 对球墨铸铁的影响很小。对球墨铸铁的影响很小。球墨铸铁的弹性模量高于灰铸铁，因此球墨铸铁的弹性模量高于灰铸铁，因此 其声波传播速度，固有频率都高于灰铸铁。其声波传播速度，固有频率都高于灰铸铁。 利用声学的差别，可检验球化率等级。利用声学的差别，可检验球化率等级。2 2、切削性能、切削性能球墨铸铁含有较多的石墨，起到切削润滑球墨铸铁含有较多的石墨，起到切削润滑 作用。因此球墨铸

16、铁的切削阻力小于钢，切作用。因此球墨铸铁的切削阻力小于钢，切 削速度较高。削速度较高。珠光体增多使球墨铸铁的切削性能下降，珠光体增多使球墨铸铁的切削性能下降， 贝氏体球墨铸铁切削性能较差。贝氏体球墨铸铁切削性能较差。所以，阀门中使用球墨铸铁时，都是采用所以，阀门中使用球墨铸铁时，都是采用 铁素体珠光体的基体类型。铁素体珠光体的基体类型。3 3、焊补性、焊补性球墨铸铁不能焊接，只能焊补。当球墨球墨铸铁不能焊接，只能焊补。当球墨 铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和铸铁中稀土镁合金含量较高时，在焊缝和 近焊缝区易产生白口或马氏体组织，形成近焊缝区易产生白口或马氏体组织，形成 内应力和裂纹。内应力和裂纹。为此，国家标准为此，国家标准GB/T10044GB/T1004419881988规规 定了适用于球墨铸铁焊