硅对球墨铸铁性能、硬度、抗拉强度的影响与作

时间:2021-06-12 14:53 作者:泊头亚晟 点击:

 

硅对球墨铸铁性能、硬度、抗拉强度的影响与作用

  硅在铸铁中的作用是多方面的,首先是“促进石墨化”和“固溶强化”两项,除此以外,硅还有不少重要的作用,1)溶于液态铸铁中的硅,使铁液抗氧化能力大为增强,而且硅还可以使氮在铁液中的溶解度降低。正是由于硅的这种作用,铸铁才可以在强氧化性、富氮的条件下熔炼。各种铸造合金中,只有铸铁才能够用冲天炉、氧气回转炉这类熔炼设备,在富氧、富氮的气氛中熔炼。2)将铸铁中硅含量提高到3.5%以上,铸铁的抗氧化能力、抗热生长性能都大为改善。

  1. 硅在铸铁中促进石墨化的作用

  铸铁中硅是促进石墨化作用最强的合金元素,硅促进石墨化的能力,是镍的3倍,铜的5倍。液态铸铁中含有硅,就会使碳的溶解度降低。铁液中硅的含量越高,碳含量相应地越低,就会有更多的碳被排挤出来。铁液为过共晶成分时,硅含量高,凝固过程中,就有更多的碳以初生石墨的形态析出,直到剩余的铁液达到共晶成分后发生共晶转变。共晶转变时,硅富集于早期结晶的共晶奥氏体中,抑制碳与铁化合成渗碳体,增强碳在奥氏体中的扩散速度,促使碳以共晶石墨的形态析出。铸铁中的氧和氮都有稳定碳化物的作用。铸铁中含有的硅,可以使其中的氧、氮含量降低,这样,又间接地增强了硅对石墨化的作用。

  2. 硅在铁素体中的固溶强化作用

  在固态的铸铁中,硅几乎全部固溶于奥氏体和铁素体,不进入碳化物。硅原子与铁原子可以结合成具有强共价键的含硅铁素体,不仅促进铁素体形成,而且使铁素体强化的作用很强。铸铁中,利用硅的固溶强化作用,可以减少或不用铜、镍、锡、钼、铬等提高强度的合金元素,当然是有益的。很长时间以来。铸造行业还没有充分地利用硅的这种潜能。

  在球墨铸铁中,硅固溶于铁素体,有抑制珠光体、促进铁素体的作用,而且固溶于铁素体的硅能使铁素体强化。对于基体为珠光体-铁素体混合组织、要求抗拉强度600M P a及低于此值的球墨铸铁,将硅含量提高到3.8%4.4%,可以得到全铁素体组织,在抗拉强度满足要求的条件下,屈服强度、伸长率都有较大幅度的提高。同时,制得的铸件硬度均匀,加工性能明显改善。硅固溶强化的球墨铸铁,疲劳极限优于常规球墨铸铁。硅固溶强化的球墨铸铁,脆性转变温度很高:用V型缺口试样和U型缺口试样测定时,脆性转变温度都高于室温,在60℃以上;用无缺口试样测定时,也在10℃以上。因此,硅固溶强化的球墨铸铁不宜用于制造结构上有应力集中部位的铸件,尤其不宜用于在低温条件下承受冲击载荷的铸件。

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