日本球墨鑄鐵棒里氏硬度表 日本球墨鑄鐵棒里氏硬度表
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球墨鑄鐵簡(jiǎn)介：
球墨鑄鐵是通過(guò)球化和孕育處理得到球狀石墨，有效地提高了鑄鐵的機(jī)械性能，特別是提高了塑性和韌性，從而得到比碳鋼還高的強(qiáng)度。球墨鑄鐵是20世紀(jì)五十年代發(fā)展起來(lái)的一種高強(qiáng)度鑄鐵材料，其綜合性能接近于鋼，正是基于其優(yōu)異的性能，已成功地用于鑄造一些受力復(fù)雜，強(qiáng)度、韌性、耐磨性要求較高的零件。球墨鑄鐵已迅速發(fā)展為僅次于灰鑄鐵的、應(yīng)用十分廣泛的鑄鐵材料。所謂“以鐵代鋼”，主要指球墨鑄鐵。
球墨鑄鐵組成結(jié)構(gòu)：
1.球墨鑄鐵是含碳量大于2.11%的鐵碳合金，由工業(yè)生鐵、廢鋼等鋼鐵及其合金材料經(jīng)過(guò)高溫熔融和鑄造成型而得到，除Fe外，還含C、Si、Mn、S、P等五大元素及其它合金元素。
2.球墨鑄鐵中的碳以石墨形態(tài)析出，若析出的石墨呈條片狀時(shí)的鑄鐵叫灰口鑄鐵或灰鑄鐵、呈蠕蟲(chóng)狀時(shí)的鑄鐵叫蠕墨鑄鐵、呈團(tuán)絮狀時(shí)的鑄鐵叫白口鑄鐵或碼鐵、而呈球狀時(shí)的鑄鐵就叫球墨鑄鐵。
3.球狀石墨對(duì)金屬基體的割裂作用比其它形狀石墨小，能使鑄鐵的強(qiáng)度達(dá)到基體組織強(qiáng)度的70～90%，抗拉強(qiáng)度可達(dá)120kgf/mm2，并且具有良好的韌性。
4.球墨鑄鐵除鐵外的化學(xué)成分通常為：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含錳、磷、硫總量不超過(guò)3.0%和適量的稀土、鎂等球化元素。
球墨鑄鐵主要性能：
球墨鑄鐵鑄件差不多已在所有主要工業(yè)部門中得到應(yīng)用，這些部門要求高的強(qiáng)度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴(yán) 重的熱和機(jī)械沖擊、耐高溫或低溫、耐腐蝕以及尺寸穩(wěn)定性等。為了滿足使用條件的這些變化、球墨鑄鐵現(xiàn)有許多牌號(hào)，提供了機(jī)械性能和物理性能的一個(gè)很寬的范圍。
為珠光體型球墨鑄鐵，具有中高等強(qiáng)度、中等韌性和塑性，綜合性能較高，耐磨性和減振性良好，鑄造工藝性能良好等特點(diǎn)。能通過(guò)各種熱處理改變其性能。主要用于各種動(dòng)力機(jī)械曲軸、凸輪軸、連接軸、連桿、齒輪、離合器片、液壓缸體等零部件。
球墨鑄鐵主要牌號(hào)：
GB中國(guó) QT400-18，QT400-15，QT450-10，QT500-7，QT600-3，QT700-2，QT800-2 QT900-2
JIS日本FCD350-22，F(xiàn)CD400-18，F(xiàn)CD400-15，F(xiàn)CD450-10，F(xiàn)CD500-7，F(xiàn)CD600-3 FCD700-2，F(xiàn)CD800-2
KS韓國(guó)GCD370，GCD400，GCD450，GCD500，GCD600，GCD700，GCD800
AWS美國(guó)60-40-18，65-45-12，80-55-06，100-70-03，120-90-02
UNS美國(guó)F32800，F(xiàn)33100，F(xiàn)33800，F(xiàn)34800，F(xiàn)36200
球墨鑄鐵熱處理工藝：
由于鑄件壁厚不均勻，在加熱，冷卻及相變過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生效應(yīng)力和組織應(yīng)力。另外大型零件在機(jī)加工之后其內(nèi)部也易殘存應(yīng)力，所有這些內(nèi)應(yīng)力都必須消除。去應(yīng)力退火通常的加熱溫度為500～550℃保溫時(shí)間為2～8h，然后爐冷（灰口鐵)或空冷（球墨鑄鐵)。采用這種工藝可消除 鑄件內(nèi)應(yīng)力的90～95%，但鑄鐵組織不發(fā)生變化。若溫度超過(guò)550℃或保溫時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，反而會(huì)引起石墨化，使鑄件強(qiáng)度和硬度降低。
1.消除鑄件白口的高溫石墨化退火：
鑄件冷卻時(shí)，表層及薄截面處，往往產(chǎn)生白口。白口組織硬而脆、加工性能差、易剝落。因此必須采用退火（或正火）的方法消除白口組織。退火工藝為：加熱到550－950℃保溫2～5 h，隨后爐冷到500-550℃再出爐空冷。在高溫保溫期間 ，游離滲碳體和共晶滲二次滲碳體和共析滲碳體也分解，發(fā)生石墨化過(guò)程。由于滲碳體提高鑄件的機(jī)械性能。有時(shí)正火也是球墨鑄鐵表面淬火在組織上的準(zhǔn)備、正 火分高溫正火和低溫正火。高溫正火溫度一般不超過(guò)950～980℃，低溫正火一般加熱到共折溫度區(qū)間820～860℃。正火之后一般還需進(jìn)行回火處理，以消除正火時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，以達(dá)到鑄件白口的高溫石漠化退火。
2.球墨鑄鐵的淬火及回火：
為了提高球墨鑄鐵的機(jī)械性能，一般鑄件加熱到Afc1以上30～50℃（Afc1代表加熱時(shí)A形成終了溫度），保溫后淬入油中，得到馬氏體組織。為了適當(dāng)降低淬火后的殘余應(yīng)力，一般淬火后應(yīng)進(jìn)行回火，低溫回火組織為回火馬氏作加殘留貝氏體再加球狀石墨。這種組織耐磨性好 ，用于要求高耐磨性，高強(qiáng)度的零件。中溫回火溫度為350-500℃回火后組織為回火屈氏體加球狀石墨，適用于要求耐磨性好、具有一定效穩(wěn)定性和彈性的厚件。高溫 回火溫度為500-60D℃，回火后組織為回火索氏作加球狀石墨，具有韌性和強(qiáng)度結(jié)合良好的綜合性能，因此在生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。
3.球墨鑄鐵的等溫淬火：
球墨鑄鐵經(jīng)等溫淬火后可以獲得高強(qiáng)度，同時(shí)兼有較好的塑性和韌性。多溫淬火加熱溫度的選擇主要考慮使原始組織全部A化、不殘留F，同時(shí)也避免A晶粒長(zhǎng)大。加熱溫度一般采用Afc1以上30～50℃，等溫處理溫度為0～350℃以保證獲得具有綜合機(jī)械性能的下貝氏體組織。稀土鎂鋁球墨鑄鐵等 溫淬火后σb=1200～1400MPa，αk=3～3.6J/cm2，HRC=47～51。但應(yīng)注意等溫淬火后再加一道回火工序。
4.表面淬火：
為了提高某些鑄件的表面硬度、耐磨性及疲勞強(qiáng)度，可采用表面淬火?；诣T鐵及球墨鑄鐵鑄件均可進(jìn)行表面淬火。一般采用高（中） 頻感應(yīng)加熱表面淬火和電接觸表面淬火。
5.化學(xué)熱處理：
對(duì)于要求表面耐磨或抗氧化、耐腐蝕的鑄件，可以采用類似于鋼的化學(xué)熱處理工藝，如氣體軟氯化、氯化、滲硼、滲硫等處理。
鑄鐵前途：
節(jié)能要求導(dǎo)致基本上重新設(shè)計(jì)零件，以達(dá)到重量輕、效率高，這就必然要提醒設(shè)計(jì)者集中注意材料。球鐵正日益被認(rèn)為能提供高的強(qiáng)度一重量特性，并且能以比較低的成本生產(chǎn)。當(dāng)球鐵的噸位增加和市場(chǎng)滲透是很驚人的，這種材料決不能看到達(dá)到了它的全部潛力。基于這一點(diǎn)，不生產(chǎn)球鐵的鑄鐵廠，建議很好地重新考慮這方面的可能性。
因此預(yù)料，隨著代替灰鑄鐵、可鍛鑄鐵和鑄銀件，能親眼看到球鐵生產(chǎn)噸位的持續(xù)增加。出版的刊物對(duì)于幫助造廠在這面的力是有利的，雖然計(jì)值會(huì)變提高而改善。但鐵水溫度低于1450“C后孕育效果很差，RG值幾乎不變。由表3可得:孕育鑄鐵的質(zhì)量指標(biāo)用鑄造焦熔煉的比用冶金焦熔煉的高18%，值得注意的是相對(duì)硬度反而降低3%。
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