硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵組織及性能研究.pdf

1、硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵是利用硅元素的石墨化、鐵素體化及固溶強(qiáng)化作用所制備的全鐵素體鑄態(tài)球墨鑄鐵。其基體組織為高固溶態(tài)鐵素體，綜合力學(xué)性能好、屈強(qiáng)比高，可實(shí)現(xiàn)球墨鑄鐵件的輕量化；硬度均勻，機(jī)加工性能優(yōu)異；無需熱處理，降低了能耗及生產(chǎn)成本。
　　本論文在保持共晶碳當(dāng)量的前提下，通過調(diào)節(jié)硅、碳含量設(shè)計(jì)化學(xué)成分，采用合成鑄鐵工藝制備硅固溶強(qiáng)化鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵，使用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、布氏硬度計(jì)、X射線衍射儀等儀器對(duì)其組織、力學(xué)

2、性能、耐腐蝕性能及抗氧化性能的變化規(guī)律進(jìn)行了研究，并分析了其變化機(jī)理。
　　研究結(jié)果表明：硅含量為3.73~4.48wt.％時(shí)，硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵的基體組織為純鐵素體，硅元素在基體組織中均勻分布。且隨著硅含量的增加，鐵素體晶粒尺寸逐漸減小。硅含量為3.60~4.48wt.%時(shí)，硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵球化等級(jí)為2~3級(jí)，石墨尺寸為6級(jí)。隨著硅含量的增加，石墨數(shù)量基本保持不變，尺寸有所減小。
　　隨著硅含量的增加，硅固溶

3、強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵的抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度及布氏硬度逐漸增大，常溫沖擊功逐漸降低，韌脆轉(zhuǎn)變溫度逐漸提高。其抗拉強(qiáng)度為571.0MPa~684.3MPa，屈服強(qiáng)度為442.6MPa~577.6MPa，布氏硬度為190HBW~232HBW，且布氏硬度隨鑄件壁厚的增加波動(dòng)較小，僅為10HBW。隨著硅含量的增加，伸長(zhǎng)率呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)，硅含量為3.93wt.%時(shí)最高，為23.2%。
　　硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵的耐腐蝕性能隨著硅含量的增

4、加逐漸增強(qiáng)，硅含量為3.60wt.%時(shí)，腐蝕速率為0.0232g·m-2·h-1，耐腐蝕性約為混合基體球墨鑄鐵的2倍；硅含量為4.48wt.%時(shí)，腐蝕速率為0.0033g·m-2·h-1，耐腐蝕性約為混合基體球墨鑄鐵的13.4倍。
　　硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵的氧化速率隨著硅含量的增加逐漸降低，抗氧化性能逐漸增強(qiáng)。硅含量為3.60wt.%時(shí)，氧化速率為0.330g·m-2·h-1；硅含量為4.48wt.%時(shí)，氧化速率為0.188g

5、·m-2·h-1，抗氧化性能為混合基體球墨鑄鐵的9.22倍。
　　綜上所述，硅含量在3.73wt.%~4.25wt.%時(shí)，硅固溶強(qiáng)化鐵素體球墨鑄鐵的基體組織為單一鐵素體，石墨球化等級(jí)為2~3級(jí)，尺寸為6級(jí)，抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率可分別達(dá)到571.7MPa~632.7MPa、457.0MPa~532.7MPa和18.2%~23.2%，綜合力學(xué)性能較好，硬度分布均勻，加工性能好，且抗氧化性能及耐腐蝕性能均較混合基體球墨鑄鐵顯著提高