高硅钼球铁的应用研究

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1、高硅钼球铁的应用研究1、高硅钼球铁的应用现状高硅钼球铁在国外汽车业发动机耐高温铸件上广泛应用（如排气管、涡轮壳等），尤其以排气管最为突出，美国福特汽车公司70%以上排气管采用高硅钼球铁制造，这主要源于高硅钼球铁具有很高的高温强度、热疲劳性，优异的耐氧化、生长性，和良好的高温抗蠕变性能。欧美等国早在80年代就将高硅钼球铁应用于增压器上，在90年代开始大批量应用于汽车发动机排气管的铸件生产上，1997年在美国西雅图101届铸造年会上，针对高硅钼排气管的性能、铸造工艺与成本等方面作了专门的讨论，福特、克莱斯勒等汽车公司及各大发动机厂商迅速在发动机排气管上应用，一些大型铸造厂也相应开展了高

2、硅钼球铁排气管的铸造技术实践研究与应用；目前，日本、美国等国也在中国大量寻求高硅钼球铁的汽车、机械高硅钼球铁配件，且具有较高的市场价格。应该说高硅钼球铁在汽车耐高温部件上的应用已成为一种发展趋势，国内对高硅钼球铁的应用研究相对较少，仍大量采用HT250材料制造发动机排气管。发动机排气管工作条件恶劣，处于循环交变温度状态下工作的，受热温度不均匀，表层与内腔相差数百度，这需要排气管具有很好的高温力学性能和使用性能；同时随着人们对环保要求意识和法规的提升，HT250以至蠕铁材料已不能满足发动机的排放使用性能要求（高硅钼球铁性能可满足现行美国标准和欧Ⅳ标准），而球铁由于变形因素较少在排气管

3、上应用。排气管一般经历了普通灰铸铁、高强度灰铸铁、球铁、蠕铁、高镍铸铁、不锈钢等发展历程，高硅钼球铁作为新兴的排气管使用材料，以其优异的中高温综合性能和适宜的价格，已逐渐被各大汽车厂商所认识，目前，高硅钼球铁已成为发动机排气管首选使用材料之一。表1排气管材质的适合工作温度材料最高温度℃材料最高温度℃灰铁540高镍球铁925球铁650铁素体不锈钢935铁素体球铁760奥氏体不锈钢1050高硅钼球铁870   2、高硅钼球铁的材料性能试验研究2.1、高硅钼球铁的常规力学性能试验鉴于排气管等产品由于装配机型不同，其所要求的使用性能存在较大差别，故其合金加入量存在较大差别，高硅钼球铁通常含

4、硅量在3.0-5.0%之间，钼一般含量在0.4-1.2%之间。试验室进行Y型试样浇注，主要设备与工艺参数如下：熔化设备：50Kg中频感应电炉；铁水重量：50Kg；球化剂：无锡永新球化剂，加入量1.4%；孕育：75SiFe包内孕育，附加随流孕育；出炉温度：1520℃。不同合金（SI、Mo）加入量测试试棒力学性能如下表2，金相组织如图1。表2不同合金成分试棒力学性能合金加入量（%）抗拉强度（MPa）屈服强度（MPa）延伸率（%）硬度（HB）Si4.7Mo0.85C3.3710 3266Si4.6Mo0.6C3.36756209229Si4.2Mo0.6C3.6575 18229Si3.

5、5Mo0.5C3.6545 19194 石墨：球化率级别3级，球径大小6级100×　基体：5%珠光体+铁素体100×图1高硅钼球铁球化与基体组织（Si3.5Mo0.5C3.6）试验发现，较高的硅钼含量可以显著提升铸件的抗拉强度，但同时伴随铸件的硬度提高，塑性下降，铸件变得难于加工，且脆，这主要是高的钼量促使基体珠光体心部产生富钼的碳化物组织（如图3），使基体变得硬而脆（合适的孕育处理可以改善和消除碳化物产生倾向）；同施教高的硅量，也是铸件变脆的主要因素之一。图3珠光体心部碳化物组织2.2、高硅钼球铁高温性能的影响因素2.2.1、硅、钼对高温性能的影响硅量过低，高温性能变差，过高，铸

6、件的脆性将显著增加。硅的作用主要在于一方面硅作为稳定铁素体的有效元素，可以使铸件获得铁素体基体，而铁素体基体由于不含有渗碳体，高温下不易发生分解，引起体积膨胀，破坏铸件；另一方面高的硅量，促进铸铁形成致密的二氧化硅氧化膜层，阻碍氧的继续侵入，故有利于铸铁的抗氧化生长性；同时硅可以通过固溶强化，提高铸件强度。钼作为调解铸件高温性能的有效元素，钼的加入可以细化晶粒和石墨，并可以显著提高铸铁的屈服强度，提高高温使用性能，有利于改善铸件的高温抗蠕变和抗蠕变断裂能力。硅、钼等提高铸件的高温使用综合性能的合金元素的加入，使排气管的使用性能大大提高，其合金化的作用往往较基体的作用更为显著。2.2

7、.2、石墨形态对高温性能的影响灰铸铁由于片状石墨在基体内相互交错连接，这对高温时铸件的氧化、生长提供了很好的通道，铸铁氧化后，沿石墨片方向进行扩散生长；而球墨铸铁由于石墨球是孤立存在于基体中的，不会像片状石墨那样引发氧化生长，故其抗氧化生长性较灰铸铁为宜。当然,随着基体中碳含量的提高，铸件的氧化倾向增强，不宜过高。