热循环上限温度对蠕墨铸铁抗热疲劳性能影响

研究了热循环时不同上限温度T_(max)(600℃、700℃、800℃)下蠕墨铸铁的抗热疲劳性能及组织变化。随着上限温度升高,晶界对裂纹扩展的阻碍能力下降,龟裂和穿晶裂纹数量增加,珠光体退化加快,抗热疲劳性能下降。T_(max)为600℃、700℃时,条状裂纹是蠕铁的主要破坏形式;T_(max)为800℃时,龟裂网分布于整个试样表面,龟裂成为蠕铁的主要破坏形式。     

热疲劳上限温度对球墨铸铁抗热疲劳性能的影响

研究了热疲劳不同上限温度T_(max)(600℃、700℃、800℃)对球墨铸铁的抗热疲劳性能以及组织的影响。随着上限温度升高,珠光体分解加快,石墨与基体剥离,且基体表面出现凹陷,球铁的抗热疲劳性能下降。上限温度增加对裂纹扩展方式影响不大,主裂纹的扩展总是从人工缺口出发,穿过低强度的铁素体基体,联接沿线石墨或凹陷基体,向试样的另一端扩展。随着热循环次数增加,球铁硬度呈现先上升后下降的趋势,T_(max)为800℃时,硬度的上升和下降速率显著增大。     

等温淬火对含Sn蠕墨铸铁组织及抗热疲劳性能的影响

研究了不同等温淬火温度(270℃、320℃、370℃、420℃)和时间(0.5 h、1.5 h、2.5 h、3.5 h)对汽车制动鼓用含Sn蠕墨铸铁抗热疲劳性能的影响。试样850℃×0.5 h奥氏体化后,进行等温淬火和热疲劳试验。淬火后的组织分析表明,蠕铁基体组织为奥铁体,石墨的数量和形态无明显变化。等温淬火温度和时间能够影响蠕铁抗热疲劳性能,在20~600℃循环条件下,270℃×0.5 h处理后的蠕铁试样的裂纹扩展增长量最短,长度为0.84 mm,抗热疲劳性能最好。     

蠕化率对蠕墨铸铁热疲劳行为的影响

采用V型缺口试样,通过对试样反复加热冷却,研究了不同蠕化率(55%、70%、90%)对蠕墨铸铁热疲劳行为的影响。结果表明,随着蠕化率的增加,蠕墨铸铁的抗热疲劳性能先升高后降低,当蠕化率为70%时,蠕墨铸铁抗热疲劳性能最佳。不同蠕化率,蠕墨铸铁的裂纹萌生和扩展机制具有显著差异。当蠕化率90%时,在V型缺口裂纹萌生明显,主裂纹沿着蠕虫状石墨生成二次裂纹,最后V型缺口凹陷成崩塌趋势;而蠕化率70%和55%时,V型缺口附近裂纹明显减少,仅在球状石墨尖端部位和基体组织产生少量微小裂纹,且裂纹没有明显扩展,产生裂纹倾向低,V型缺口凹陷未形成崩塌。     

Sn对蠕墨铸铁组织与抗热疲劳性能的影响

研究了Sn含量对汽车制动鼓用蠕墨铸铁中蠕墨数量、形态、基体组织以及抗热疲劳性能的影响规律。结果表明,Sn可以明显改变蠕铁中的珠光体含量,对蠕化率无明显影响,可以改变蠕铁热疲劳性能。Sn含量为0.06%(质量分数,下同)时,珠光体含量最高为95%,片层间距为0.07μm。Sn含量增加时,石墨轴比率逐渐上升,石墨变得细长且分叉增多。在20~600℃循环条件下,含0.06%Sn时蠕铁的热疲劳裂纹长度最短,抗热疲劳性能最好。     

铸态蠕墨铸铁的热疲劳裂纹萌生与扩展行为研究

研究了在600~20℃热疲劳试验条件下,铸态蠕墨铸铁热疲劳裂纹萌生和扩展行为。结果表明:基体组织的强度、热稳定性以及石墨形态能影响热疲劳裂纹的萌生和扩展。主裂纹的扩展是从人工缺口出发,避开珠光体区域,穿过铁素体区域。裂纹沿着蠕虫状石墨与基体组织的边界或铁素体-珠光体晶界前进。随着热疲劳次数的增加,珠光体中的渗碳体分解,强度下降,裂纹扩展速度加快。     

石墨形态及合金元素对铸铁抗热疲劳性能的影响

对石墨形态、合金元素等对铸铁抗热疲劳性能的影响进行了研究。加入提高抗氧化性的合金元素可显著提高铸铁的抗热疲劳性能。从首次产生裂纹的循环次数、裂纹扩展速度及变形量等综合考虑,蠕铁的抗热疲劳性能最好。     

石墨形态对铸铁热疲劳性能影响的研究

采用板状带V型缺口的HT200、RuT340和QT600试样,通过对试样进行反复加热、冷却的方法,研究了石墨形态对铸铁热疲劳性能的影响,为金属锭模的合理选材提供依据。试验结果表明,在热循环过程中,微裂纹总是起源于石墨相;微裂纹产生后,主裂纹通常是沿着石墨和石墨间最近的基体扩展;在20~650℃间的热循环条件下,球墨铸铁的抗热疲劳性能最好,蠕墨铸铁次之,灰铸铁最差。     

Cu-Mo蠕铁热疲劳性能研究

采用升降法计算350℃和500℃时Cu-Mo蠕铁的疲劳极限,绘制S-N曲线,分析350℃和500℃时Cu-Mo蠕铁疲劳性能的差异。使用扫描电镜分析热疲劳断口形貌,探讨Cu-Mo蠕铁的热疲劳失效机理。结果表明:当温度从350℃升至500℃时,Cu-Mo蠕铁的疲劳极限从143.5 MPa降至127.5 MPa;当Cu-Mo蠕铁热疲劳失效出现时,疲劳裂纹主要从夹杂物与基体的界面萌生,疲劳裂纹主要沿石墨扩展,主要疲劳断裂方式是解理断裂。     

球墨铸铁热疲劳裂纹萌生和扩展行为研究

以球墨铸铁QT400-15为研究对象,研究上限温度在600~900℃范围内时其热疲劳裂纹的萌生和扩展行为。结果表明,热疲劳裂纹主要是在石墨与基体交界处或交界处附近萌生,氧化对裂纹的萌生和扩展起辅助作用。主裂纹从人工缺口出发,通过环形裂纹带、楔形或者条形裂纹与沿线裸露或者浅埋石墨连接,从而形成长裂纹。石墨的不圆整以及线性排列、上限温度超过共析转变温度均加速裂纹的萌生和扩展。     

Cu对蠕墨铸铁热疲劳性能的影响

采用自制热疲劳试验机,研究了Cu对蠕铁制动材料的基体组织及热疲劳性能的影响规律。结果表明,Cu元素的添加提高了基体中珠光体的含量,缩小了珠光体的片层间距;含0.4%Cu的蠕铁珠光体含量达到了60%,珠光体片层间距为0.3μm,缩小了25%;含0.6%Cu的蠕铁珠光体含量为80%,珠光体片层间距为0.2μm,缩小了50%。在室温~600℃的循环条件下,含0.6%Cu的蠕铁的热疲劳裂纹最短,与不含Cu的蠕铁相比裂纹缩短了42%,表明Cu元素的添加能够有效改善蠕铁的抗热疲劳性能。     

发动机排气歧管用高硅钼球墨铸铁抗热疲劳性研究

参照德国标准GGG-Si Mo51,制备了汽车发动机排气歧管用高硅钼球墨铸铁,利用砂型铸造制备Y形试样。通过不同上限温度的热疲劳测试以及显微组织观察,研究了高硅钼球墨铸铁的抗热疲劳性能。结果表明:高硅钼球墨铸铁在热循环过程中会产生变形,积累到一定程度,将在表面形成疲劳裂纹。热循环上限温度越高,形成裂纹的倾向就越大。热疲劳裂纹主要在晶界处产生,在热裂纹扩展过程中,球状石墨能改变裂纹的扩展方向。高硅钼球墨铸铁合理的工作温度为840℃以下。     

RuT400蠕墨铸铁热疲劳性能研究

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)及热疲劳试验等对比分析了RuT400蠕墨铸铁在不同循环温度区间的热疲劳性能,研究了裂纹萌生及扩展的规律,并分析了不同开裂现象的成因。结果表明:在450～25℃及650～25℃热疲劳循环温度下,疲劳裂纹长度随着循环周次的增加呈线性增长,且温度越高,增长越快。在420～25℃循环温度下,仅形成了表面裂纹,裂纹没有贯穿材料基体,其原因是该温度尚不足以引起晶界滑动。当循环上限温度超过450℃时,晶界滑动促进了裂纹的形成。热疲劳条件下石墨和铁素体相界首先开裂,随后向铁素体区扩展,多个脱粘微裂纹形成主裂纹。     

铁素体球墨铸铁和蠕墨铸铁热疲劳裂纹的扩展过程

采用在没有外力作用下进行的反复加热和冷却的热疲劳试验方法,在试样加热温度为500±8℃的条件下,研究了球铁和蠕铁的热疲劳裂纹的扩展过程。所用试样尺寸为30×24×15毫米。在试样30×15毫米一侧,开有宽0.2毫米、深0.5～1毫米的缺口。研究表明,球铁和蠕铁的热疲劳裂纹都是沿石墨扩展的;当进入屈服强度较低的高温区时,裂纹就显著地发生分     

Si—Mo耐热铸铁热疲劳性能的研究

本文以玻璃模具的选材为前提,在80～950℃温度范围内对Si-Mo耐热铸铁的热疲劳性能进行了测试,着重分析了C、Si、Mo等合金元素、蠕化率和不同石墨形态对材质热疲劳性能的影响。结果表明,C、Si、Mo等元素能提高材质的热疲劳性能;蠕化率越高,其热疲劳性能越差;球状石墨的热疲劳性能最好、蠕虫状石墨的次之,片状石墨的最差。为玻璃模具的选材在热疲劳性方面提供一定依据。     

QT400球墨铸铁的热疲劳行为

采用V形缺口试样,通过上限温度为500~900 ℃的热疲劳试验研究了QT400球墨铸铁的热疲劳行为,并对不同上限温度下材料热疲劳裂纹的萌生与扩展以及试样的显微组织与硬度等进行了分析。结果表明,热疲劳裂纹主要从试样的V形缺口底部萌生,上限温度越高,裂纹萌生越早,萌生后扩展速率也越快,其热疲劳寿命越低;随着上限温度的升高,试验后试样基体的硬度逐渐增加,上限温度由700℃上升到800℃时,试样硬度快速上升;热疲劳试验过程中的氧化腐蚀、球墨形态以及组织变化等为球墨铸铁QT400的热疲劳破坏的主要影响因素。     

蠕虫状石墨铸铁

蠕虫状石墨铸铁(以下简称蠕铁)的性能与球铁和灰铸铁比较可从表1看到,已生产蠕铁三年的某厂对蠕铁热处理后的机械性能要求如下:     

50%～30%中、低蠕化率铸铁的性能及应用

综述了灰铁、蠕铁和球铁中的石墨形态与其力学性能及热力学性能的关系。铸铁材料的实际性能是随着蠕化率或球化率的变化而变化,也就是随着球状、团状、团絮状、蠕虫状石墨的数量比例变化而变化的;中、低蠕化率(蠕化率50%～30%,即球化率50%～70%)铸铁处于由蠕铁向球铁变化的中、后段,具有优于球铁的铸造性能、致密性、导热性、减震性和切削加工性能,同时具有优于高蠕化率蠕铁的常温和高温力学性能。指出中、低蠕化率铸铁适用于需要较高强度和冷热疲劳性能的场合。     

铬对高蠕化率中硅钼蠕铁组织和高温抗拉强度的影响

高蠕化率中硅钼蠕墨铸铁在急冷条件下的耐热疲劳性能优良,但高温抗拉强度较低,通过在高蠕化率中硅钼蠕铁中添加铬,研究铬对高蠕化率中硅钼蠕墨铸铁的高温抗拉强度的影响。研究结果表明,随铬加量的增加,导致珠光体和碳化物的含量增加,使基体在共析转变过程中析出的石墨量减少,导致基体中蠕虫状石墨量减少,在800℃条件下的抗拉强度得到明显的提升。含铬量0.71%的中硅钼蠕铁抗拉强度比不含铬的普通中硅钼蠕铁提升了12%。铬含量的增加,使铬在铁液凝固过程中形成的偏析量增加,促进碳化物形成,同时在碳化物周围铬的富集区增加,珠光体和碳化物并存出现。     

蠕化率对蠕墨铸铁高周疲劳性能的影响

对不同蠕化率的蠕墨铸铁进行了室温轴向拉压的疲劳试验,对显微组织进行了观察,对拉伸性能进行了测试,研究了高周疲劳性能及疲劳断裂机理研究了。结果表明,随着蠕化率的升高,蠕墨铸铁的抗拉强度和条件疲劳极限下降。当珠光体含量在87%左右,蠕化率从53.9%升高至92.62%时,石墨团簇直径从330μm增加到730μm,抗拉强度从665 MPa降低到440 MPa,减小了34%,疲劳极限从223 MPa降低到160 MPa,减小了28%;蠕墨铸铁的裂纹是在石墨处或脱粘处开始萌生并沿团簇扩展,珠光体对裂纹扩展有阻碍作用;石墨团簇是疲劳寿命的主要影响因素,石墨团簇越小,分布越均匀,疲劳寿命越高。