石墨形态和氧化夹杂对灰铸铁力学性能的影响

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1、石墨形态和氧化夹杂对灰铸铁力学性能的影响侯起飞收稿日期：作者简介：侯起飞(1972-)，男，河南焦作人，工程师。长期从事铸铁生产技术及新品开发工作。通讯作者：刘胜新，E-mail：liusx@zzu.edu.cn；Tel：0371-63887502。杨娟2王刘利2刘胜新1,2　孙玉福2　1.　河南省中原内配股份有限公司　孟州454750　2.　郑州大学　材料科学与工程学院　郑州　450002摘要：采用组织分析和力学性能测试相结合的方法，研究了灰铸铁中石墨长宽比和氧化物夹杂物含量对抗拉强度及杨氏弹性模量的影响规律。结果发现，石墨长宽

2、比对灰铸铁的抗拉强度没有明显影响，但减小石墨长宽比对提高杨氏弹性模量有利。氧化夹杂对灰铸铁的杨氏弹性模量有明显的影响，夹杂越少，其杨氏弹性模量相对越高。减少氧化夹杂将有利于提高灰铸铁的杨氏弹性模量。关键词：灰铸铁，石墨长宽比，氧化夹杂，抗拉强度，杨氏弹性模量EffectofgaphitemorphologyandoxideinclusiononmechanicalpropertiesofgraycastironAbstract：Theeffectsoftheratiooflengthtowidthforgraphiteonthet

3、ensilestrengthandYong’smoduluswereinvestigatedbymicrostructuresanalysisandmechanicalpropertiesexamination.Theresultsshowthatthetheratiooflengthtowidthforgraphitehaslittleinfluenceonthetensilestrength.However,decreasingtheratiooflengthtowidthforgraphitewillbehelpfultoi

4、mprovetheYong’smodulus.TheoxideinclusionhasvisibleinfluenceontheYong’smodulus.Thelessamountofoxideinclusioninthegraycastiron,thehigherYong’smoduluswillbeobtained.DecreasingtheamountofimpuritiesinthegraycastironwillbeveryimportanttoincreaseitsYong’smodulus.Key：graycast

5、iron；ratiooflengthtowidthforgraphite；oxideinclusion；tensilestrength；Yong’smodulus1引言灰铸铁的弹性模量反映其抵抗塑性变形的一种能力，代表着其刚性的大小，其值将直接影响铸铁件的尺寸稳定性[1]。弹性模量的大小是保证缸体、曲轴等重要铸件的精度，减少其工作过程中发生变形的重要指标。一般认为影响灰铸铁弹性模量的主要因素片状石墨的数量和形态。具有D型石墨的灰铸铁比具有A型石墨的弹性模量高[2]。节能降耗、汽车轻量化和大功率化的发展，对灰铸铁材料的薄壁高强度化[

6、3]及其弹性模量的要求越来越高。关于灰铸铁的抗拉强度，人们已进行了大量的研究工作，而有关其弹性模量及其与抗拉强度间的相关关系等方面的研究工作则相对较少。实际上，对于汽车缸体、连杆、机床和精密机械等铸件而言，通常不是由断裂而失效，而是因铸件尺寸稳定性差而失效。因此，和抗拉强度相比，弹性模量显得更为重要。非金属夹杂物对于钢的组织和性能的影响已经引起了人们的广泛重视[4]，但对于夹杂物对于铸铁材料的组织和性能的影响，特别是针对弹性模量方面的研究，则报道的较少。本文旨在对通过对灰铸铁中石墨形态和氧化夹杂数量的分析，揭示其对抗拉强度和弹性模

7、量的影响规律。2试验方法石墨数量和石墨形态是严重影响铸铁性能的主要因素，本文采用在基本固定铸铁石墨数量的条件下，研究石墨形态和非金属夹杂对抗拉强度和杨氏弹性模量的影响。2.1试验用铁水及炉前处理将碳当量控制在3.8-3.9之间，采用不同的合金进行孕育处理，得到不同石墨形态的铸铁组织。试验所用铁水的熔化是在100kg中频感应电炉中进行，采用包内冲入法进行孕育处理，处理温度为1450~1500℃。浇铸成φ30的圆柱形试样，材料的化学成分如表1所示。表1试样的化学成分（wt/%）CSiMnPS微量元素孕育剂3.201.800.730.3

8、170.0206Mo、Ni、Cu、Cr等硅锶3.111.860.760.3340.022硅锶锰3.111.950.740.3080.0204硅锶稀土3.162.030.70.320.1132硅锶2.2组织参数的测定从试棒的相同位置取样，经过打磨→磨