球墨鑄鐵(球墨鑄鐵分析儀)是指鐵液經(jīng)球化處理后,使石墨大部分或全部呈球狀形態(tài)的鑄鐵。
與灰鑄鐵比較,球墨鑄鐵的力學性能有顯著提高。因為塔德石墨呈球狀,對基體的切割作用*小,可有效地利用基體強度的70%~80%(灰鑄鐵一般只能利用基體強度的30%。)。球磨鑄鐵還可以通過合金化合熱處理,進一步提高強韌性、耐磨性、耐熱性和耐蝕性等各項性能。球墨鑄鐵自1947年問世以來,就獲得鑄造工作者的青睞,很快得投入了工業(yè)性生產(chǎn)。而且,各個時期否有代表性的產(chǎn)品或技術(shù)。20世紀50年代的代表產(chǎn)品是發(fā)動機的球墨鑄鐵曲軸,20世紀60年代是球墨鑄鐵鑄管和鑄態(tài)球墨鑄鐵,20世紀70年代是奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵,20世紀80年代以來是厚大斷面球墨鑄鐵和薄小斷面(輕量化、近終型)球墨鑄鐵。如今,球墨鑄鐵已在汽車、鑄管、機床、礦山和核工業(yè)等領(lǐng)域獲得廣泛的應(yīng)用。據(jù)統(tǒng)計,2000年世界的球墨鑄鐵產(chǎn)量已超過1500萬t。
球墨鑄鐵組織成分及其牌號是按力學性能指標劃分的,國際GB/T1348——1988《球墨鑄鐵件》中單鑄試塊球墨鑄鐵牌號,見表
單鑄試塊的球墨鑄鐵牌號
牌 號
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抗拉強度Rm/(N/mm2)
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伸長率A(%)
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布氏硬度HBW
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主要金相組織
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QT400-18
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400
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18
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130~180
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鐵素體
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QT400-15
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400
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15
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130~180
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鐵素體
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QT450-10
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450
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10
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160~120
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鐵素體
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QT500-7
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500
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7
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170~230
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鐵素體+珠光體
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QT600-3
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600
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3
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190~270
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鐵素體+珠光體
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QT700-2
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700
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2
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225~305
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珠光體
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QT800-2
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800
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2
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245~335
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珠光體或回火組織
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QT900-2
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900
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2
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280~360
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貝氏體或回火組織
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(球墨鑄鐵金相組織分析儀)球墨鑄鐵中常見的石墨形態(tài)有球狀、團狀、開花、蠕蟲、枝晶等幾類。其中,*具代表性的形態(tài)是球狀。在光學顯微鏡下觀察球狀石墨,低倍時外形近似圓形;高倍時,為多邊形,呈輻射狀,結(jié)構(gòu)清晰。經(jīng)深腐蝕的試樣在SEM中觀察,球墨表面不光滑,起伏不平,形成一個個泡狀物。經(jīng)熱氧腐蝕或離子轟擊后的試樣在SEM中觀察,球墨呈年輪狀紋理。且被輻射狀條紋劃分為多個扇形區(qū)域;經(jīng)應(yīng)力腐蝕(即向試樣加載應(yīng)力)后觀察,呈現(xiàn)年輪狀撕裂和輻射狀開裂。球磨是垂直(0001)面向各個方向成長的,從而形成很多個從核心向外輻射的角錐體(二維為扇形區(qū)域),(0001)面即成年輪狀排列。在SEM中看到的年輪狀及輻射狀條紋(或裂紋),就是球墨晶體學特征的反映。
球墨鑄鐵一般為過共晶成分,因此球狀石墨的長大,應(yīng)包括兩個階段;①先共晶結(jié)晶階段,球墨核心形成后,在鐵液及貧碳富鐵的奧氏體暈圈中長大。②共晶結(jié)晶階段,球墨周圍形成奧氏體外殼外,即球墨-奧氏體共晶團。此時,球墨是在奧氏體殼包圍下長大的。雖然球墨在共晶階段的長大速度比在碳液階段遲緩,但球墨的大部分是在共晶階段長大的。球墨鑄鐵的共晶團逼灰鑄鐵的共晶團細小,其數(shù)量約為灰鑄鐵的50~200倍。還應(yīng)說明,球墨鑄鐵的共晶結(jié)晶一種變態(tài)共晶,即球墨和奧氏體均可在單獨、互不依存的情況下長大。