生长条件对灰口铸铁共晶凝固过程石墨形态的作用

灰铸铁、蠕铁、球铁被统称为灰口铸铁,在现代工业中应用广泛.在主要成分相近情况下,由于微量元素等条件的不同引起石墨生长形态各异,从而同属灰口铸铁的三类铸铁性能迥异.懂得其基本规律及相关原理,有益于铸造工程技术人员在灰铁、蠕铁、球铁的生产实际中理性而有效地控制产品质量.本文基于灰口铸铁的奥氏体-石墨共晶凝固方式,从基本概念及原理、G形成过程、实际组织观察与分析的全新视角,主要针对灰铁和球铁概述了石墨形态的形成规律和机理.文中诸多图片等实例是以往国内教科书及专业书籍中未见的,文章内容也体现了对相关现象描述及观点上新的发展,有助于读者对该方面有关问题获得更为清晰的理解和认识.     

灰口铸铁中石墨分布的优化

控制石墨的形态和分布是优化灰口铸铁性能的关键;石墨的形态取决于凝固过程中经过共晶温度区间时的冷却条件;通过选择合适的化学成分和金属液处理方法可以控制共晶凝固过程,获得分散的、均匀分布的A型石墨,从而得到性能优良的灰铁铸件。     

氢对灰口铸铁焊接接头裂纹影响的研究

采用排液测氢法和插销试验法较系统地研究了氢对钢芯石墨化铸铁焊条施焊的灰口铸铁焊接接头冷裂倾向的作用；将试验结果与高强钢综合比较，得出灰口铸铁对氢致裂纹不甚敏感的结论。在微观上应用显微镜下录象测氢试验法观测焊接接头中氢的动态行为，明确了氢的微观扩散行为及逸出过程。对此问题的研究不仅对工程实践具有较高的指导意义，更为进一步探讨灰口铸铁焊接接头裂纹产生原因提供了实验与理论依据。     

定向石墨灰口铸铁的拉伸行为

提出了一种新的灰口铸铁(GCI)热加工工艺,即包覆压缩(CCC)。采用该工艺,经大于45%热变形压缩,制备了定向石墨灰口铸铁。经80%热变形的GCI拉伸性能显著提高,抗拉强度从117MPa提高到249MPa,伸长率从0提高到5.2%;热变形量超过45%的GCI,拉伸断口有分层现象,出现了一些韧性断裂的特征。     

石墨形态对铸铁热疲劳性能的影响

主要研究了石墨形态对铸铁热疲劳性能的影响,为高速列车制动盘的合理选材提供依据。试验结果表明:蠕墨铸铁的耐热疲劳性能最好,球墨铸铁次之,灰铸铁最差。     

灰口铸铁热变形后的组织与性能

采用包覆压缩工艺在Gleeble3500热模拟试验机上实现了灰口铸铁的大塑性变形。热变形试样在石墨化退火后用光学显微镜和图像分析仪观察了显微组织和石墨形态，采用显微硬度测试以及小试样拉伸方法研究了压下量对灰口铸铁力学性能的影响．用扫描电镜观察了拉伸断口微观形貌。结果表明，灰口铸铁大塑性变形后，石墨片趋于平行分布，试样的显微硬度、拉伸强度和伸长率均有不同程度的提高，经过80％热变形的试样其显微硬度增加到217HV，拉抗强度提高到249MPa，伸长率增加到5．2％；扫描电镜观察表明，拉伸断口有分层特征。     

锡对灰口铸铁组织和性能的影响

研究了锡对灰口铸铁石墨形态、基体组织、机械性能、冶金将质量指标和铸造性能的影响。实验表明,铸铁中的含锡量应控制在０．１％以下。     

灰口铸铁的腐蚀磨损表面特征

本文研究不同类型石墨的灰口铸铁的铸态与离子渗氮试样,以不同冲击速度下在海水与砂粒混合的介质中的腐蚀磨损的表面特征。试验表明:铸铁铸态试样的表面呈橙黄色,有高低不平的沟槽,冲击速度愈大,石墨片愈粗,沟槽明显;离子渗氮处理的铸铁试样的表现呈灰色,表面高低不平不明显,在试验时间内与冲击速度和石墨大小不明显。     

高频电磁场对灰铸铁石墨形态的影响

采用频率为50 kHz的高频电磁场对灰铸铁熔体进行处理,探讨了高频线圈匝数、通电电流和处理时间对灰铸铁凝固组织的影响.试验结果表明,高频磁场有效地改变了灰铸铁的石墨形态,使长直粗大的片状石墨变成均匀细小弯曲的形态.合适的线圈匝数和电流大小能够在短时间内达到显著的细化效果,其主要原因是电磁力引起的剧烈电磁搅拌作用和高频感应热效应.     

灰铸铁中石墨形态分级及其特点

文章就美国标准ASTMA-247与GB7216-1987对铸铁的石墨形态分级作了详细介绍。美国材料与实验学会ASTMA-247中将铸铁中可能出现的石墨形态分成7类,其中对灰铸铁的石墨形状分为5种,从A型到E型,而GB7216—1987把灰铸铁的石墨形状分为6种,即A型到F型。同时将石墨片长又分成8级。     

微量砷对灰铸铁组织和性能的影响

在铸造灰铸铁件时,由于某些生铁中含有As等微量元素,铸件易产生大量的裂纹或显微裂纹,导致铸件报废.利用中频无芯感应炉熔炼不同As含量的铁液并制备试样,用XTB-1金相显微镜观察不同As含量对铸件的石墨形态和基体组织的影响,用WES型液压万能试验机测定抗拉和抗弯强度,同时详细考察了铸造性能.结果表明:As会促进过冷石墨和珠光体基体的形成.过量的As会导致网状碳化物的生成,加剧磷共晶的偏析以及增加铸件的激冷深度和收缩率,从而导致应力集中和热裂,是铸件产生裂纹的主要原因.在生产工艺中,应采取措施使铸铁中As含量控制在0.010％以下,并通过孕育处理等措施改善铸件的组织,提高力学性能.     

温度及变形量对球墨铸铁中石墨颗粒形态和分布的影响

研究了球墨铸铁在(800±10)℃、(900±10)℃,单次变形量60%、30%的条件下,经不同方向多次压缩后石墨的形态变化和分布情况。结果表明,多向多次压缩变形时,石墨球在不同方向的应力作用下被剪切为小的石墨颗粒,大部分石墨球得到细化。在(800±10)℃下,单次变形量为60%的多向多次压缩变形可使石墨颗粒的形态和分布明显变化,细化效果显著。     

稀土蠕化剂对蠕墨铸铁石墨形态和性能的影响

对以云南地方生铁为主要炉料的铁液,搭配使用稀土硅铁合金和稀土镁合金作为蠕化剂,研究了稀土蠕化剂加入量对蠕墨铸铁石墨形态和性能的影响。研究结果表明,随着稀土蠕化剂加入量的增加,铁液中稀土残留量逐渐增加,石墨形态从片状逐渐向球状过渡,抗拉强度和硬度逐渐上升。实践证明,通过合适的蠕化处理工艺,云南地方生铁铁液可以获得组织和性能较为理想的蠕墨铸铁。     

灰铸铁棒中的球状石墨

在较小截面的连铸灰铸铁型材表层,观察到具有球状石墨的金相组织;经过试验证明,在一定冷却条件下,未经处理过的灰口铁液也可能析出球状石墨。认为这种现象是石墨生长受扩散控制的结果。     

热变形对低合金耐磨铸铁耐磨性的影响

通过磨损试验研究了变形对低合金耐磨铸铁耐磨性的影响。结果表明：该铸铁经适当的热变形可获得较高的耐磨性。     

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。