铜对铸态高强度球墨铸铁性能的影响

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1、万方数据Dee．2011VoI．60No．12垂俦FO帅煮·1245·铜对铸态高强度球墨铸铁性能的影响马晓丽1，雷富军t，刘俊英1，王小红1，堀汪皓2(1．青海大学机械工程学院，青海西宁810016；2．日本岩手大学工学部，日本盛冈亍020一8550)摘要：试验了一种在镣态下得到高强度球墨铸铁的方法。利用稀土的石墨化作用，再添加一定量的碳化物形成元素锰，珠光体稳定化元素铜，使薄壁球墨铸铁不产生白口，基体组织为微细全珠光体，从而得到高强度球墨铸铁。试验结果表明：铜添加量为1．5％的Y型试样，其抗拉强度超过900MPa，伸长率为4％左右；铜添加量为1．5％的毋10rnnl试样，其

2、抗拉强度接近1100MPa，伸长率为7％左右。关键词：高强度球墨铸铁；白口化倾向；珠光体中图分类号：TGl43．5文献标识码：A文章编号：1001—4977(2011)12—1245—04InfluenceofCuonPropertiesofHighStrengthDuctileCastIronMAXiao—li，LEIFu-junl，LIUJun-yin91，WANGXiao—hon91，HiroshiHorie2(1．SchoolofMechanicalEngineering，QinghaiUniversity，Xining810016，Qinghai，China；2．1

3、wateUniversityinJapan，Morioka千020—8550。Japan)Abstract：ThehighstrengththinwalledductliecastironwithnochillwasproducedbyaddingacertainamountofcarbideformingelementMnandpearlitestabilizingelementCu，anditsstructureiSalIfinepearlite．TheexperimentaIresultsshowthatwith1．5％CUadditiontheY-shapesampl

4、ehasatensilestrengthmorethan900MPaandanelongationofabout4％：whileforthebarsampleof∞10mm．jtstensilestrengthiScloset01100M『PaandelongationiSaround7％．Keywords：highstrengthductilecastjron；chillingtendency；pearlite薄壁球墨铸铁件在生产中容易出现白口化倾向，而通过添加稀土元素(RE)对于薄壁球墨铸铁件的白ISI化倾向有非常明显的抑制作用l”。其主要理论依据是通过添加与原铁液中硫(

5、S)量相对应化学量的稀土元素，在铁液中形成稀土硫化物，此硫化物作为石墨析出的核心，对石墨化起非常明显的促进作用。使薄壁球墨铸铁件的石墨球数增加，因此其白口化倾向被显著抑制。制备高强度球墨铸铁一般有两种方法[2-3]：一种是通过热处理1二艺，另一种是通过添加合金化元素在铸态下直接获得珠光体球墨铸铁。高强度球铁中有一种奥贝球铁14】，它必须利用等温淬火得到，这种铸铁具有非常优异的强韧性，但切削性能差。另外，为了获得贝氏体组织，需要热处理，因而使成本增加。因此，本研究通过添加元素控制组织，使得在铸态下得到高强度球墨铸铁。当铸铁的组织为微细的珠光体组织时，其强度会提高，为了得到微细的

6、珠光体组织，有研究四认为，添加碳化物生成元素Mr圾珠光体稳定元素cu是有益的。生产球墨铸铁时，必须考虑各种元素的影响，碳在亚共晶的情况下容易引起针孔和缩松，在过共晶的情况下容易引起缩松和夹杂，一般认为共晶组织是焉好的。硅含最增加时，铁素体的量将增加，而珠光伪减少，强度降低。锰具有一定的稳定珠光体的作用，在生产珠光体球墨铸铁时，可以利用锰稳定珠光体能作用消除铁素体组织，特别是消除石墨球周围的铁索体(牛眼)组织【司。但是锰的添加量应适量，否则会出现游离的渗碳体。虽然锰有稳定珠光体的作用，但其作用也是有限的，而较为有效地方法是添加铜。铜在共析转变时具有促进珠光体形成，减少或完全抑制

7、铁素体形成的作用。但铜元素容易在晶界偏析，形成不规则石墨，其作用非常弱小，但也阻碍石墨球化。因此，通过添加这些元素来提高球铁强度，但过量添加会带来碳化物生成元素的原有性质——促进白口化，进一步阻碍石墨球化，反而给材质带来不利影响。基于以上考虑，本试验为了提高球铁抗拉强度，将硅锰及铜的添加量按设计成分(表1)进行试验，以得到铸态高强度球墨铸铁。1试验方法试验原材料用生铁、Fe．Mn、铜线等，采用10比，收稿日期：201l—09一16收到初稿，2011-10—20收到修订稿。作者简介：马晓丽(1986一)．