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    球墨鑄鐵管生產

    含0.6%鎳退火態球墨鑄鐵的特性

    時間:2019-07-15

    退火是球墨鑄鐵管生產中的必不可少的環節,對球墨鑄鐵管的質量產生著重要的影響。

    1.0.6%Ni退火態球墨鑄鐵的組織和低溫韌性

    0.6%Ni球墨鑄鐵鑄態顯微組織均為鐵素體+石墨球+少量珠光體組成,沒有自由滲碳體組織,采用低溫退火處理可提高鐵素體含量與合金元素的分布均勻性。而目前應用的低溫退火處理工藝大多工藝復雜,周期長,生產率低,能源消耗大。我們在實驗室用箱式電阻爐,通過對含0.6%Ni鑄態球墨鑄鐵進行多次低溫退火熱處理工藝的試驗發現,在隨爐加熱的過程中,當爐溫達到600℃左右時,珠光體已經開始轉變,隨爐升溫到760℃,零保溫,隨即分別以4.5、5.57.5/min的不同冷卻速度降溫到620后出爐,測定珠光體量,結果表明:按4.5、5.5/min冷速冷卻時,珠光體全部消失,基體組織轉變為鐵素體+石墨球,而以7.5/min冷速速度下,有15%左右的剩余珠光體。為此,試驗采用加熱760,零保溫,隨即以5/min冷速降溫到620后出爐空冷的低溫退火處理工藝,對含0.6%Ni鑄態球墨鑄鐵進行了低溫退火處理。

    2.0.6%Ni退火態球鐵組織和沖擊斷口形貌

    下圖所示是含0.6%Ni退火態球墨鑄鐵的顯微組織,珠光體全部消失,得到了全鐵素體基體組織,石墨球變得較為圓整,小石墨球略有長大,球徑大小也更加均勻一致。

    圖中所示是含0.6%Ni退火態球墨鑄鐵-60下沖擊斷口的SEM照片??梢?,沖擊斷口由大量河流花樣組成,解理裂紋沿著一定的結晶面,穿過相鄰的晶粒,斷口有許多細小的韌窩,這表明斷裂過程裂紋萌生和擴展阻力變大,裂紋擴展過程中存在著塑性撕裂行為,屬于韌性斷裂。

    3.0.6%Ni退火態球鐵不同溫度下的沖擊功

    0.6%Ni退火態球墨鑄鐵不同溫度下的沖擊功測試結果下表所示??梢?,隨著試驗溫度的降低,球墨鑄鐵的沖擊功均逐漸減小。

    分析認為,冷卻速度影響球墨鑄鐵的基體組織、石墨的大小和形狀,因而影響其韌性。當冷卻速度較低時,將使石墨和共晶團尺寸增大、球徑加大、偏析嚴重,降低其韌性、塑性,特別是錳、磷等的偏析造成韌塑性降低;而當冷卻速度過大時,過冷奧氏體向珠光體轉變的過冷度愈大,珠光體與奧氏體之間的相變驅動力也隨之增加,反而會抑制鐵素體的析出,促進了珠光體的轉變。而冷卻速度為5/min時,能夠促進珠光體發生分解轉變為鐵素體和石墨,從珠光體中析出的石墨也會產生固態擴散而沉積到原石墨球表面;另外,球墨鑄鐵組織中存在1.8%2.0%Si元素,能夠促進鐵素形成。而球墨鑄鐵退火處理時,碳原子能夠充分擴散,碳原子會聚集在石墨球表面,使得小石墨球略有長大,石墨球也變得更圓整,球徑大小也更加均勻一致,石墨數量增多。另外,退火處理還提高了合金元素在基體中的分布均勻性,基體的固溶強化作用增強,阻礙位錯運動的作用亦增強,促使材料的強韌性提高。

    沖擊試驗時,首先在石墨/基體界面發生剝離,接著石墨周圍的鐵素體發生局部的塑性變形,形成微裂紋,但由于鐵素體具有優良的塑性和韌性,容易鈍化而阻礙裂紋擴張。而球墨鑄鐵的塑性變形是通過晶體內位錯運動和位錯增殖來實現的,隨著溫度的降低,由于鐵素體呈體心立方結構,從塑性到脆性具有明顯的轉變,而鎳能夠細化基體中的鐵素體晶粒,增大球墨鑄鐵中原子的激活能和位錯塞積前的彈性能,易使相鄰晶粒位錯運動而松馳。

    因此,含0.6%Ni球墨鑄鐵采用加熱760,零保溫,隨即以/min冷卻速度降溫到620后出爐空冷的低溫退火處理工藝,可得到全鐵素體基體組織,提高了合金元素在基體中的分布均勻性,沖擊試樣在-60下仍然屬于韌性斷裂,沖擊功仍高達13.2J,能夠滿足球墨鑄鐵管、球墨鑄鐵管件需求。

     


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