QT 350-22与QT 600-10球墨铸铁的组织与性能分析

采用金相显微镜、扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪和硬度计对铁素体基球墨铸铁QT 350-22和QT 600-10进行了微观组织与断口形貌观察、相结构与成分检测和硬度测量。实验结果表明,由于两种球墨铸铁的Si含量明显不同,虽然其金相组织均为铁素体基体+颗粒状石墨+少量珠光体,但两者的力学性能和断口形貌差别很大。QT 350-22的拉伸强度较低,而冲击吸收功很高,其断口形貌呈典型的韧性断裂;QT 600-10的拉伸强度高,且延伸率较高,而冲击吸收功很低,其断口形貌呈典型的脆性断裂。随球墨铸铁中Si含量的提高,铁素体基体的Si固溶强化效果明显增加,这是由于Si原子溶入铁的晶体点阵而导致晶格畸变所致。本文的研究结果可以为优化铁素体基球墨铸铁的化学成分和铸造工艺提供重要的实验依据。     

QT900-2高强韧厚大断面球墨铸铁的研究

研究了Sb和热处理工艺对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响,试验结果表明:(1)合理的RE加入量可以中和Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量;(2)Sb强烈细化珠光体,但是含量太高会影响球化和导致碳化物的生成;(3)采用940℃(3 h)正火+460℃(4 h)回火的热处理工艺,合金元素含量为w(Cu)1.0%、w(Sn)0.15%、w(Sb)0.025%时,厚度为70 mm的附铸试块性能达到了QT900-2的要求,尺寸为500 mm×500 mm×700 mm的方形试块布氏硬度达到了311 HB以上,并且硬度偏差只有17 HB。     

750 ℃退火出炉温度对QT450-10球墨铸铁组织与性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜等方法研究了在750 ℃退火工艺下不同出炉温度对QT450-10球墨铸铁的珠光体含量、渗碳体形态、抗拉强度以及硬度的影响。结果表明,球墨铸铁试样在经过不同出炉温度下的微观组织均由铁素体、石墨球、石墨颗粒以及少量渗碳体组成。由于珠光体的分解、渗碳体残留以及石墨颗粒的形成导致在750 ℃出炉空冷时试样的抗拉强度下降7%左右、布氏硬度下降13%左右。随着出炉温度的降低,试样残留渗碳体的分解以及石墨颗粒的长大,导致抗拉强度、硬度均有所下降,当出炉温度为100 ℃时试样的抗拉强度下降10%左右、布氏硬度下降20%左右。     

QT400-18铸态高韧性球墨铸铁拉伸断口特征与断裂机理

通过对QT400-18铸态高韧性拉伸断口特征及断裂机理的分析,发现伸长率超过20%时,试样断口具有韧性断裂的微观特征,在断口上留下较大、较深的韧窝,甚至有撕裂带.而伸长率为15%～16%时,试样断口具有混合型断裂的微观特征,在尖角处易形成微裂纹源,受外力作用时,裂纹源迅速扩展,造成局部穿晶断裂;同时由于铁素体含量减少,珠光体含量增多,基体塑性变形相对较差,在试样断口上留下大量较浅的韧窝.     

电脉冲对QT700-2球墨铸铁凝固组织的影响

试验选用球墨铸铁QT700-2,电脉冲处理过后,从其中间位置与电极位置分别取样,采用光学显微镜(OM)及金相分析软件Image-Pro Plus研究了电脉冲对球墨铸铁凝固组织的影响。结果表明,经过电脉冲处理后,其凝固组织中的石墨球分布更加均匀,球化率增加,珠光体的数量增多且电极位置处试样相对于中间位置处球化率更高,而珠光体的含量基本不变。     

铸态QT600-10球墨铸铁的研制

为使球铁活塞的铸态性能达到QT600-10要求,采用如下技术措施：（1）冲天炉电炉双联熔炼,采用吹氮气搅拌脱硫,确保原铁液w（S原）≤0.020%;2）采用覆砂铁型铸造,并适当控制w（Mg）和w（RE）含量,以获得较高的球化率;3）采用含铜球化剂,并强化孕育,以获得恰当的珠光体和铁素体比例。     

厚大断面高强度QT900-2材料的研究

研究了Sb和热处理工艺对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响。试验结果表明,适量的稀土元素可以降低Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量。Sb和热处理可促进珠光体的生成,提高强度。通过这种常规的方法,使70 mm厚的附铸试块的性能达到了QT900-2的要求,500 mm×500 mm×700 mm厚的试块硬度达到HB310以上,硬度偏差小于HB20。     

球墨铸铁QT500-7球化不良的原因分析及防止措施

介绍了球墨铸铁QT500-7球化不良的原因,并对其进行分析。通过采取优化出炉温度、降低原铁水的含硫量、控制稀土和Mg的残余量、减少炉料中的反球化元素等具体措施,减小球墨铸铁球化不良的可能性,使球铁石墨形态达到理想的状态,保证球墨铸铁QT500-7的各项力学性能。     

电弧炉熔炼生产铸态QT450-15球墨铸铁的实践

从配料、装料、熔炼、球化和孕育处理等方面介绍了电弧炉熔炼生产铸态QT450-15球墨铸铁的工艺规范.根据此工艺规范熔炼获得的铸态QT450-15球墨铸铁,具有单一的铁素体基体组织,无自由渗碳体和磷共晶出现,并且铁素体的晶界干净,没有其它夹杂物和相的存在,石墨球圆整,球化率高,球化等级稳定.     

铸态QT550-10工作锚板的生产

采用覆砂铁型铸造工艺试制了铸态QT550-10工作锚板。采用废钢增C工艺熔炼原铁液,铁液出炉温度1 500～1 520℃;采用低Mg低RE球化剂冲入法进行球化处理,球化剂加入量为1%,球化处理时间不超过60 s;采用含Ca、Ba、Bi的孕育剂进行多次复合孕育处理。生产结果:铸件球化率为2级,铸态抗拉强度605 MPa,伸长率15.6%,满足要求。     

QT600-3、QT450-10球墨铸铁件的铸造技术

根据球墨铸铁铸造的理论依据,结合具体生产实践,对QT600—3、QT450—10的铸造工艺进行了实验研究和分析,并分别设计了相应的解决措施去消除缺陷,然后通过大批量生产和跟踪调查,对措施的有效性进行了改进、修正和评价,使铸造工艺更合理。综合多年的实践,介绍了球墨铸铁件在生产工艺过程中的优质控制,通过严格控制化学成分、生产工艺过程,使球化、孕育处理效果较好,达到了所需球墨铸铁的性能指标,获得了较好的技术经济效果。     

风电底座球铁铸件力学性能与金相组织的研究

对比分析了QT400-18AL风电球墨铸铁件底座的本体以及附铸试块的力学性能、金相组织,结果表明：珠光体以及夹杂物的存在对铸件本体力学性能有不利影响,使本体性能与附铸试块相比存在很大的差异,需要对生产过程作严格的质量控制;珠光体体积分数越高,低温冲击值及其伸长率越低;石墨球直径越小,石墨分布越均匀,低温冲击值、伸长率以及抗拉强度越高;石墨球数增加,低温冲击值以及伸长率呈增加的趋势.     

应变速率对QT450-10球墨铸铁热塑性及石墨颗粒的影响

利用Gleeble-1500热模拟机研究了QT450-10球墨铸铁在不同压缩应变速率下的热塑性行为。结果表明:随着应变速率的增加,球墨铸铁在950℃下的极限压下量呈递减趋势。流变曲线随着真应变的增加,迅速达到一峰值后发生软化,即存在动态再结晶行为。利用光学显微镜观察了微观石墨球在明/暗场中的形貌,发现石墨颗粒在三向不等压应力作用下具有一定的塑性,但是应变速率对石墨颗粒的形貌及分布的直接影响并不明显。     

Refinement and fracture mechanisms of as-cast QT700-6 alloy by alloying method

The as-cast QT700-6 alloy was synthesized with addition of a certain amount of copper, nickel, niobium and stannum elements by alloying method in a medium frequency induction furnace, aiming at improving its strength and toughness. Microstructures of the as-cast QT700-6 alloy were observed using a scanningelectron microscope(SEM) and the mechanical properties were investigated using a universal tensile test machine. Results indicate that the ratio of pearlite/ferrite is about 9:1 and the graphite size is less than 40 μm in diameter in the as-cast QT700-6 alloy. The predominant refinement mechanism is attributed to the formation of niobium carbides, which increases the heterogeneous nucleus and hinders the growth of graphite. Meanwhile, niobium carbides also exist around the grain boundaries, which improve the strength of the ductile iron. The tensile strength and elongation of the as-cast QT700-6 alloy reach over 700 MPa and 6%, respectively, when the addition amount of niobium is 0.8%. The addition of copper and nickel elements contributed to the decrease of eutectoid transformation temperature, resulting in the decrease of pearlite lamellar spacing(about 248 nm), which is also beneficial to enhancing the tensile strength. The main fracture mechanism is cleavage fracture with the appearance of a small amount of dimples.     

铁神一号净化剂对铸态球铁金相组织和力学性能的影响

采用中频感应电炉熔炼球墨铸铁,水玻璃砂造型,浇注Y型试块及热分析试样,研究了铁神一号净化剂对球墨铸铁组织和力学性能的影响。试验结果表明,加入净化剂可以获得理想的球化效果,使石墨球数增加,石墨球直径减小,改善石墨球分布状态,力学性能有所提高;可以降低磷含量,钒钛含量有所增加。净化剂对球墨铸铁的共晶过冷度和白口倾向影响不大。     

Microstructure and properties of austempered ductile cast iron with refined graphite nodules

Abstract

The present study examined the influence of refinement of graphite nodules on microstructure and tensile properties of austempered ductile cast iron (ADI). A casting technique using deoxidation treatment enabled manufacture of thin walled castings made of ductile cast iron without ledebulite. The thin walled casting (t=2 mm) was subjected to extreme refinement of graphite nodules, where the number of graphite nodules was 1750 mm^?2. Decrease in graphite nodule diameter resulted in refinement of ausferrite and γ-pool structures in ADI and rapid reaction of austempering. The significant increase in the number of graphite nodules resulted in a remarkable drop in the tensile strength and elongation of ADI. These results can be explained by the graphite nodule distance.     

Sb对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响

研究了Sb对厚大断面球墨铸铁组织和力学性能的影响,详细阐述了该试验采用的炉料、化学成分、球化处理、孕育处理以及热处理等试验方法。试验结果表明:(1)合理的RE加入量可以中和Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量;(2)Sb强烈细化珠光体,但是含量太高会导致碳化物的生成;(3)采用940℃(3 h)+460℃(4 h)的热处理工艺,合金含量为w(Cu)1.0%、w(Sn)0.15%和w(Sb)0.025%时,70 mm厚的附铸试块性能可以达到QT800-2的要求。     

喂丝法生产铸态超强球铁QT900—3的工艺研究

通过大量生产试验,利用喂丝法球化处理工艺生产出了铸态QT900-3牌号的超强球铁;生产实践表明,该法工艺先进效果好;进行了相关的理论分析。     

Microstructure and cavitation behaviour of alloyed austempered ductile irons

In this paper, the study of cavitation behaviour of austempered ductile iron (ADI) alloyed with copper, as well as copper and nickel with a fully ausferritic microstructure, is presented. The ADI materials used were austenitized at 900 °C and austempered at 350 °C having an ausferrite microstructure with 16 and 19% of austenite, respectively. The experimental investigations were conducted using the ultrasonically induced cavitation test method. The results show that the cavitation damage was initiated at graphite nodules, as well as in the interface between a graphite nodule and an ausferrite matrix. The cavitation rate revealed that the ADI material alloyed with Cu + Ni austempered at 350 °C/3 h has a higher cavitation resistance in water than ADI alloyed with Cu. An increased cavitation resistance of the ADI material alloyed with Cu and Ni is due to the matrix hardening by stress assisted phase transformation of austenite into the martensite (SATRAM) phenomenon.