球墨鑄鐵件金相組織分析與控制

摘 要：球墨鑄鐵件的金相分析工作是有效解決球墨鑄鐵件在生產(chǎn)加工，以及實(shí)際使用過程中斷裂問題的代表性手段，本文圍繞球墨鑄鐵件金相組織分析與控制問題，選取三個(gè)具體方面展開了簡要的分析論述。

關(guān)鍵詞：球墨鑄鐵件；金相；組織分析；控制手段

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.09.015

鋼鐵是最近四十余年期間我國發(fā)展過程中運(yùn)用的極其重要的鑄造類金屬材料類型，而在球墨鑄鐵件的制作加工過程中，由于對球狀石墨應(yīng)用技術(shù)材料的引入運(yùn)用，導(dǎo)致應(yīng)力技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目集中實(shí)現(xiàn)狀態(tài)的顯著減小，以及基體技術(shù)結(jié)構(gòu)實(shí)際遭致的技術(shù)破壞現(xiàn)象表現(xiàn)程度顯著降低，因而客觀上導(dǎo)致球墨鑄鐵應(yīng)用技術(shù)材料的抗拉強(qiáng)度技術(shù)參數(shù)表現(xiàn)水平、塑性技術(shù)參數(shù)表現(xiàn)水平，以及韌性技術(shù)參數(shù)表現(xiàn)水平均明顯高于其他類型的鑄鐵應(yīng)用技術(shù)材料。在與具備同等性鋼材應(yīng)用技術(shù)材料組織結(jié)構(gòu)相對照條件下，球墨鑄鐵材料的塑性明顯低于鋼材、疲勞強(qiáng)度與一般技術(shù)性能表現(xiàn)類型的中碳鋼基本一致，其屈強(qiáng)比技術(shù)參數(shù)的表現(xiàn)水平介于0.70-0.80之間，基本上可以達(dá)到常規(guī)碳鋼應(yīng)用技術(shù)材料的二倍水平，與此同時(shí)，球墨鑄鋼材料的經(jīng)濟(jì)性造價(jià)成本水平明顯低于普通鋼材，因而往往能夠獲得更加廣泛且充裕的實(shí)踐性應(yīng)用技術(shù)空間。最近幾年以來，隨著球墨鑄鐵件在我國大陸地區(qū)應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)展，球墨鑄鐵件在其具體的生產(chǎn)、安裝，以及應(yīng)用過程中發(fā)生的斷裂問題，逐步引起了廣泛關(guān)注，而想要切實(shí)解決好球墨鑄鐵件在生產(chǎn)、安裝，以及實(shí)際使用過程中的斷裂現(xiàn)象，應(yīng)當(dāng)針對斷裂件展開全面系統(tǒng)的金相分析，進(jìn)而發(fā)現(xiàn)斷裂件在生產(chǎn)加工技術(shù)處理過程中存在的技術(shù)缺陷，并對其展開針對性處置，有鑒于此，本文將會(huì)圍繞球墨鑄鐵件金相組織分析與控制展開簡要闡釋。

1 影響球墨鑄鐵件技術(shù)性能的組織結(jié)構(gòu)因素

1.1 石墨形狀影響因素

所謂球墨鑄鐵，按照其名稱表述的基本含義角度展開分析，其最為顯著的技術(shù)表現(xiàn)特點(diǎn)，就在于其中實(shí)際應(yīng)用的石墨物質(zhì)的幾何圖形表現(xiàn)狀態(tài)具備較為充分的球狀特征。從具體面對的材料技術(shù)性能表現(xiàn)狀態(tài)角度展開分析，石墨物質(zhì)的圓整技術(shù)表現(xiàn)狀態(tài)越好，顆粒分布細(xì)小表現(xiàn)狀態(tài)越充分，顆粒分布技術(shù)表現(xiàn)狀態(tài)越均勻，則其在具體的技術(shù)應(yīng)用實(shí)踐過程中，對金屬性基體技術(shù)結(jié)構(gòu)所引致的割裂技術(shù)作用或者是應(yīng)力集中技術(shù)作用就越微小，從而能夠切實(shí)確保球墨鑄鐵件的技術(shù)性能處于穩(wěn)定良好表現(xiàn)狀態(tài)。

在現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展背景之下，石墨應(yīng)用技術(shù)材料的圓整程度表現(xiàn)狀態(tài)通常是借由球化率參數(shù)指標(biāo)項(xiàng)目來進(jìn)行評定的，同時(shí)球墨鑄鐵件的生產(chǎn)加工質(zhì)量水平和技術(shù)性能表現(xiàn)狀態(tài)，也是借由球化率參數(shù)指標(biāo)項(xiàng)目進(jìn)行評定的。

遵照現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范文件GB/T9441《球墨鑄鐵金相檢驗(yàn)》中列示的相關(guān)技術(shù)要求，石墨應(yīng)用材料形狀性技術(shù)表現(xiàn)特征通常可以被劃分為六個(gè)具體的等級，其中通常認(rèn)為形狀評價(jià)技術(shù)等級結(jié)果在四級或者是以上，并且球化率參數(shù)項(xiàng)目測定計(jì)算數(shù)值水平在75.00以上條件下，認(rèn)為石墨應(yīng)用材料的形狀特征達(dá)到合格技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

1.2 基體組織影響因素

在現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展背景條件下，通常認(rèn)為具備不同牌號特征的球墨鑄鐵應(yīng)用材料，一般會(huì)具備彼此差異特征極其顯著的基體組織結(jié)構(gòu)。例如T400-15和QT400-10的球墨鑄鐵應(yīng)用技術(shù)材料，兩種材料在基礎(chǔ)性技術(shù)類型表現(xiàn)特征層面均屬于鐵素體球墨鑄鐵材料，具備表現(xiàn)狀態(tài)較為良好的強(qiáng)度參數(shù)狀態(tài)，沖擊韌性參數(shù)狀態(tài)，以及塑性技術(shù)性能，并且以鐵素體結(jié)構(gòu)構(gòu)成了材料的主要基體組織部分，同時(shí)包含和涉及了較少數(shù)量表現(xiàn)規(guī)模的珠光體結(jié)構(gòu)形態(tài)、滲碳體結(jié)構(gòu)形態(tài)，以及磷共晶結(jié)構(gòu)形態(tài)。從技術(shù)性能表現(xiàn)特征角度展開闡釋分析，通常認(rèn)為鐵素體部分的含量規(guī)模越高，則韌性基礎(chǔ)參數(shù)項(xiàng)目的表現(xiàn)狀態(tài)就越好；在珠光體結(jié)構(gòu)形態(tài)的含量規(guī)模不斷增加的實(shí)踐背景之下，通常會(huì)導(dǎo)致球墨鑄鐵件的沖擊值參數(shù)水平和伸長率參數(shù)水平顯著下降；而滲碳體結(jié)構(gòu)形態(tài)和磷共晶結(jié)構(gòu)形體含量增加，通常會(huì)對球墨鑄鐵件的強(qiáng)度技術(shù)參數(shù)和韌性技術(shù)參數(shù)表現(xiàn)狀態(tài)均造成較為顯著的不良影響。

2 球墨鑄鐵件生產(chǎn)過程中斷裂件的金相組織及其形態(tài)特征

第一，石墨應(yīng)用技術(shù)材料發(fā)生球化狀態(tài)不良現(xiàn)象。在球墨鑄鐵件生產(chǎn)加工過程中發(fā)生斷裂件技術(shù)現(xiàn)象條件下，最為常見的技術(shù)性引致原因，就在于石墨應(yīng)用技術(shù)材料的球化表現(xiàn)狀態(tài)明顯不良。技術(shù)檢測結(jié)果顯示，有一定數(shù)量比例的球墨鑄鐵斷裂件中，其石墨應(yīng)用技術(shù)材料完全呈現(xiàn)片狀表現(xiàn)特征，其中不包含任何石墨球結(jié)構(gòu)形態(tài)；有一定數(shù)量比例的球墨鑄鐵斷裂件中，其應(yīng)用的石墨應(yīng)用技術(shù)材料整體上呈現(xiàn)片狀的表現(xiàn)特點(diǎn)，同時(shí)摻雜有一定數(shù)量比例的厚片狀和蠕蟲狀表現(xiàn)結(jié)構(gòu)，以及極其微少數(shù)量的具備衰退形態(tài)表現(xiàn)特征的球狀石墨應(yīng)用材料。在上述兩種技術(shù)形態(tài)表現(xiàn)類型的石墨應(yīng)用技術(shù)材料引入運(yùn)用的實(shí)踐背景下，通常會(huì)導(dǎo)致實(shí)際加工形成的球墨鑄鐵件的技術(shù)性能表現(xiàn)狀態(tài)發(fā)生明顯下降。

第二，石墨漂浮現(xiàn)象的發(fā)生。在針對球墨鑄鐵斷裂件組織實(shí)施基礎(chǔ)性技術(shù)狀態(tài)表現(xiàn)特征檢測技術(shù)活動(dòng)過程中，石墨漂浮技術(shù)現(xiàn)象通常也具備表現(xiàn)顯著的常見性。石墨漂浮現(xiàn)象的主要表現(xiàn)特征，在于球墨鑄鐵件的表面結(jié)構(gòu)中聚集了較大數(shù)量的石墨應(yīng)用技術(shù)材料，直接導(dǎo)致球狀石墨應(yīng)用技術(shù)材料的整體技術(shù)形態(tài)特征遭遇破壞。從具體的發(fā)生條件角度分析，石墨漂浮技術(shù)現(xiàn)象通常在大型球墨鑄鐵件和厚壁球墨鑄鐵件中具備常見性。石墨漂浮技術(shù)現(xiàn)象的發(fā)生，通常會(huì)顯著降低球墨鑄鐵件的機(jī)械力學(xué)技術(shù)性能，同時(shí)也會(huì)對球墨鑄鐵件表面結(jié)構(gòu)的質(zhì)量技術(shù)水平造成顯著的破壞作用。

第三，珠光體結(jié)構(gòu)形態(tài)含量水平明顯超標(biāo)。對于鐵素體球墨鑄鐵件而言，其本身不僅應(yīng)當(dāng)具備較好的機(jī)械強(qiáng)度表現(xiàn)特征，還應(yīng)當(dāng)具備表現(xiàn)程度充分的韌性參數(shù)，因此在這一技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)的直接控制和約束條件下，通常認(rèn)為應(yīng)當(dāng)將球墨鑄鐵件基體組織結(jié)構(gòu)中的珠光體結(jié)構(gòu)形態(tài)的含量數(shù)值水平控制在合理區(qū)間，其通常將其嚴(yán)格控制在20.00%之內(nèi)，技術(shù)性研究與分析資料顯示，部分球墨鑄鐵件中珠光體結(jié)構(gòu)形態(tài)含量規(guī)模的顯著增加，韌性技術(shù)性能指標(biāo)表現(xiàn)狀態(tài)明顯變差，導(dǎo)致相關(guān)的球墨鑄鐵件在實(shí)際安裝和技術(shù)使用過程中，極易發(fā)生表現(xiàn)程較為明顯的斷裂技術(shù)現(xiàn)象。

第四，如果將滲碳體結(jié)構(gòu)形態(tài)和磷共晶結(jié)構(gòu)形態(tài)的含量水平嚴(yán)格控制在3.00%，以及1.00%指標(biāo)水平之下，通常會(huì)導(dǎo)致鐵素體球墨鑄鐵件的機(jī)械強(qiáng)度表現(xiàn)狀態(tài)，以及韌性技術(shù)參數(shù)表現(xiàn)狀態(tài)發(fā)生明顯下降。

3 引致球墨鑄鐵件金相結(jié)構(gòu)技術(shù)形態(tài)的不合格的主要原因

3.1 石墨球化技術(shù)狀態(tài)不良

引致石墨球化技術(shù)狀態(tài)不良的因素具備多種多樣性：（1）化學(xué)成分結(jié)構(gòu)控制工作存在缺陷，導(dǎo)致影響石墨球化技術(shù)過程實(shí)現(xiàn)的化學(xué)元素物質(zhì)過多；（2）在孕育和球化過程中未能實(shí)現(xiàn)良好穩(wěn)定的技術(shù)控制；（3）球墨鑄鐵件鑄造加工過程中鐵水冷卻速度過快；（4）球墨鑄鐵件澆筑加工技術(shù)環(huán)節(jié)的持續(xù)時(shí)間過長。

3.2 石墨漂浮現(xiàn)象的引致原因

在現(xiàn)有的技術(shù)發(fā)展背景之下，石墨漂浮現(xiàn)象的發(fā)生，通常認(rèn)為與球墨鑄鐵件加工應(yīng)用材料中的碳元素和硅元素含量水平過高，以及鑄鐵液體冷卻技術(shù)過程實(shí)現(xiàn)速率過慢，大半徑石墨應(yīng)用技術(shù)材料析出數(shù)量過多，及其在球墨鑄鐵件表面結(jié)構(gòu)之上的大量偏析和聚集等因素具備直接相關(guān)性。在常規(guī)性技術(shù)發(fā)展演進(jìn)條件下，通常認(rèn)為，球墨鑄鐵件的自身形制越大，澆鑄加工過程中的溫度參數(shù)水平越高，將會(huì)導(dǎo)致其冷卻技術(shù)過程實(shí)現(xiàn)速度明顯變慢，如果鐵水物質(zhì)在鑄造模型內(nèi)部的高溫液態(tài)維持時(shí)間過長，將會(huì)導(dǎo)致石墨應(yīng)用技術(shù)材料在實(shí)際生產(chǎn)加工作業(yè)過程中獲取到數(shù)量充足的上浮技術(shù)時(shí)間，導(dǎo)致石墨漂浮技術(shù)現(xiàn)象明顯加劇。

4 結(jié)束語

針對球墨鑄鐵件金相組織分析與控制，本文擇取影響球墨鑄鐵件技術(shù)性能的組織結(jié)構(gòu)因素、球墨鑄鐵件生產(chǎn)過程中斷裂件的金相組織及其形態(tài)特征，以及引致球墨鑄鐵件金相結(jié)構(gòu)技術(shù)形態(tài)的不合格的主要原因三個(gè)具體方面展開了簡要論述，旨意為相關(guān)領(lǐng)域的研究人員提供借鑒。

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作者簡介：肖艷（1972-），女，主要從事金屬的機(jī)械性能及組織檢驗(yàn)。