成分、工藝和組織對鑄態(tài)球墨鑄鐵低溫韌性的影響①

朱華明

摘 要：介紹了國內(nèi)相關(guān)的低溫高韌性球鐵的標準，探討了化學成分、鑄造工藝和顯微組織對鑄態(tài)球墨鑄鐵低溫韌性的影響，研究確定了鑄態(tài)低溫韌性球墨鑄鐵的成分和鑄造工藝，生產(chǎn)出符合風電行業(yè)和其他低溫環(huán)境條件下使用的球墨鑄鐵件。

關(guān)鍵詞：鑄態(tài) 球墨鑄鐵 低溫韌性

中圖分類號：TG255 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2013）03（a）-0-01

隨著國內(nèi)外工業(yè)的迅速發(fā)展，對球墨鑄鐵中具有低溫高韌性的球墨鑄鐵的性能要求日益增高，不僅對其常溫下的抗拉強度、斷后伸長率、屈服強度有較高要求，對低溫度下的沖擊韌性也提出了要求，使原有牌號的低溫韌性球墨鑄鐵已不能滿足要求。低溫高韌性球墨鑄鐵主要用于寒冷地區(qū)重要設(shè)備的部件，比如風電的變速箱、輪轂、底座等，鐵路及地鐵配件，機車及車輛配件，石油及石化設(shè)備的配件。

國內(nèi)眾多鑄造企業(yè)，對低溫高韌性球墨鑄鐵的需求已經(jīng)十分了解，甚至拿到這類材料產(chǎn)品的定單。然而，由于低溫高韌性球墨鑄鐵的生產(chǎn)難度相當大，特別對其成分控制、冶金質(zhì)量、球化及孕育工藝和組織控制等方面有嚴格要求，才能得到符合性能要求的產(chǎn)品 一些企業(yè)面對偌大的市場及誘人的利潤，卻苦于沒有掌握其生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵，而坐失良機。

1 低溫高韌性球墨鑄鐵的性能

2 低溫高韌性球墨鑄鐵的成分

化學成分直接影響球墨鑄鐵的性能指標，尤其對鑄態(tài)低溫韌性影響很大。合理優(yōu)化選擇化學成分，在保證球鐵強度的前提下，可提高低溫高韌性，確保球墨鑄鐵具有優(yōu)良的綜合性能，滿足風電行業(yè)和其他低溫環(huán)境的使用需求。

2.1 碳

碳是強化石墨形成的元素，促進石墨化，減少白口，增加基體鐵素體含量，改善韌性，使脆性轉(zhuǎn)變溫度降低。碳量的選擇主要考慮改善鑄造性能，消除鑄造缺陷，碳量的選擇還要考慮碳當量的高低。在我們的研究中，碳的成分范圍為3.6%～3.8%。

2.2 硅

硅是球墨鑄鐵中控制石墨化鐵素體數(shù)量的重要元素，能促進石墨化，使鑄鐵中的碳元素以石墨形式存在；能促進滲碳體分解，減少珠光體含量；能固溶于鐵素體基體，強化鐵素體。硅能強化鐵素體基體，提高球鐵的抗拉強度和屈服強度，同時降低球鐵的塑性，直接影響球鐵的低溫沖擊韌性。對于低溫高韌性球鐵，必須嚴格控制硅含量。我們把硅的成分范圍限制在2.1%～2.3%。

2.3 錳

錳能穩(wěn)定且細化珠光體組織，提高強度、硬度，但降低塑性和韌性，提高脆性轉(zhuǎn)變溫度。對于低溫球鐵來說，關(guān)鍵的性能指標是低溫高韌性，因此低溫球墨鑄鐵的錳含量應(yīng)嚴格控制。錳的成分應(yīng)限制在≤0.2%范圍內(nèi)。

2.4 磷

2.5 硫

3 低溫高韌性球墨鑄鐵的工藝

4 低溫高韌性球墨鑄鐵的組織性能

5 結(jié)語

對于沖擊功（-40 ℃）要求大于12J的Q400-18AL的球鐵，研究成功并經(jīng)過約20爐的試驗，均取得了優(yōu)異的效果。得到理想的低溫高韌性球墨鑄鐵的主要關(guān)鍵在于采用高純原料，提高鐵液純凈度，適當降低殘留稀土含量。

參考文獻

[1] 中國機械工程學會鑄造分會，鑄造手冊（1）鑄鐵[M].2版.北京：機械工業(yè)出版社，2002.

[2] 馬敬仲.超低溫高韌性球墨鑄鐵QT400-18AL的研究及應(yīng)用[J].鑄造，2012（8）.