錳鐵孕育對高碳當量灰鑄鐵組織與性能的影響.pdf

1、灰鑄鐵作為一種廣泛應用的結(jié)構(gòu)材料，歷史悠久，具有好的減震性、耐磨性，以及優(yōu)良的切削加工性和鑄造工藝性。同時，與其它合金相比具有熔點低、成本低廉、生產(chǎn)設施和成型過程簡單等優(yōu)越性。所以，長期以來灰鑄鐵在鑄鐵件中所占的比重非常大。我國機械、汽車和建筑作為支柱產(chǎn)業(yè)，為灰鑄鐵行業(yè)的發(fā)展提供了極好的機遇。由于灰鑄鐵的力學性能相對較低，所以一段時間以來受到焊接件、沖壓件、球(蠕)墨鑄鐵、有色金屬和塑料等材料的強有力競爭，需求量呈下降趨勢。 但

2、是，迄今為止，汽車上的某些工件(如制動鼓、剎車盤)的選材仍然非灰鑄鐵莫屬。所以，人們不得不再對灰鑄鐵進行研究，以求進一步提高它的強度。長期以來，國內(nèi)外汽車生產(chǎn)商一般采用低的碳當量(CE=3.8％左右)來得到較高強度的灰鑄鐵。而低碳當量灰鑄鐵的白口傾向、熱裂傾向以及收縮傾向都比較嚴重，鑄造性能差。高碳當量灰鑄鐵，是指碳當量在共晶點附近(CE:3.9％～4.2％)的灰鑄鐵。高的碳當量使這類灰鑄鐵擁有更好的鑄造工藝性能，但通常也降低了它的強度

3、。因此，如何在采用高碳當量維持鑄鐵鑄造性能的同時，又設法提高高碳當量灰鑄鐵的強度成了當前灰鑄鐵研究及生產(chǎn)領域一個較活躍的課題。 在諸多合金元素中，錳對改善鐵碳合金性能具有良好的作用已經(jīng)得到共識。但以往人們對含錳鑄鐵的研究是在合金鑄鐵的基礎上的研究，即錳含量比較大，而在高碳當量灰鑄鐵中錳的含量比較低。在這種情況下，如何使高碳當量灰鑄鐵在保持良好鑄造性能的同時，力學性能有所提高，還沒有人進行系統(tǒng)的研究。 本研究將錳鐵以孕育的

4、方式在爐前加入，在不增加錳元素含量的情況下，得到經(jīng)過不同量錳鐵孕育的高碳當量灰鑄鐵。并采用光學顯微鏡、掃描電鏡和X射線等手段對高碳當量灰鑄鐵的共晶團、石墨、珠光體和初生奧氏體進行研究，探討了其力學性能提高機理。 研究發(fā)現(xiàn)，隨著錳鐵爐前加入量的增大，提高了石墨晶核的數(shù)量，而共晶團的形成及生長是以石墨晶核為核心向四周發(fā)展的，所以共晶團數(shù)量也隨之增加，尺寸減小。經(jīng)過錳鐵處理的高碳當量灰鑄鐵的初生奧氏體枝晶均為發(fā)達的等軸枝晶，數(shù)量明顯增

5、多。枝晶由核心向外分枝生長，二次晶臂非常發(fā)達，且臂間距小，可形成等軸網(wǎng)絡框架。初生奧氏體枝晶二次臂間距的減小及數(shù)量的增多，致使分割程度的增大和共晶凝固空間的縮小，石墨的橫向生長相應受到限制，細化和彎曲程度提高。另外，錳鐵加入后，錳元素的分布減小了鐵素體片的厚度，加快了共析轉(zhuǎn)變的速度，結(jié)果導致珠光體的片間距減小。當錳鐵加入量為0.5％時，高碳當量灰鑄鐵組織上的上述變化最大，此時抗拉強度達到230MPa，硬度為HB215，分別比不孕育時提高