高韧铁素体球墨铸铁组织及性能的研究

发布时间：2018-04-10 12:26

  本文选题：高硅固溶强化 + 大断面球墨铸铁　； 参考：《江苏科技大学》2017年硕士论文

【摘要】：本文以高硅固溶强化铁素体球墨铸铁为研究对象,在球铁EN-GJS-400-18U-LT的基础上增加Si的含量,从而获得性能优异的铁素体球铁。主要通过设计不同的模数、碳当量(硅、碳)、球化剂、孕育剂、微量元素等,研究出了两种适应厚大断面铸件的高强高韧铁素体球墨铸铁,他们分别是EN-GJS-420-18U-LT和EN-GJS-500-14。对EN-GJS-420-18U-LT进行研究,将硅含量提高至2.6%,浇注了模数5cm的立方体试块和厚度为70mm的Y型附铸试块。附铸试块的强度和韧性均十分优异,抗拉强度为420MPa,在-20℃情况下V缺口低温冲击均值大于12J。通过对模数5cm立方体试块内部组织观察,发现EN-GJS-420-18U-LT材料基本满足厚大断面的要求,厚大断面的不同位置金相组织差异较小,力学性能变化较小。在该立方体内部发现两处缺陷。一处缺陷为气孔和球化剂残渣相结合的产物。另一处为未融合的铁豆缺陷,该缺陷主要是由于浇注系统设计不合理,充型过程中出现了紊流和卷气现象,同时在凝固的过程中石墨膨胀所致。对EN-GJS-500-14的碳当量研究,将硅含量从3.2%提高到3.5%,浇注了四个模数4cm的立方体试块和厚度70mm的Y型附铸试块。随着硅含量和碳当量的提高,金相中石墨球数增加,但石墨形态变差,石墨球均匀度和圆整度都降低。本文中将出现较大石墨球和碎块状石墨的地方定义为“薄弱区”,主要是模数4cm立方体试块靠近边缘10mm至50mm的一段区域。同时随着硅含量的提高,粗大石墨、碎块石墨增多,薄弱区有扩大的趋势。对EN-GJS-500-14的碳当量研究,随着硅含量的提高,四个立方体附铸试块的抗拉强度、硬度、屈强比均提高,延伸率少量降低。V缺口冲击值较低,-20℃时冲击值为3~4J,常温时冲击值为5~8J。同时发现相同Si含量时,随着C含量提高,冲击值降低。立方体本体力学性能测试显示,从中间到边缘,抗拉强度和延伸率均有减小的趋势,薄弱区尤为明显。不同试块的硬度随着硅含量的提高而提高,而相同试块的不同位置硬度差别较小。对EN-GJS-500-14使用1#球化剂,同时加入80ppm的锑,浇注了一组模数分别为2cm、3cm、4cm、5cm的立方体试块。碎块状石墨消除,在原先薄弱区位置出现了少量大石墨球。随着试块模数的增加,石墨球数逐渐降低。相同试块从中心至边缘位置,石墨球数有较大幅度降低。在模数3cm、4cm、5cm的边缘区域发现了少量光亮的非金属夹杂物,腐蚀后夹杂物周围出现珠光体。EDS测试结果显示该非金属夹杂物主要为MgO夹渣,同时出现Sb元素的偏析和P共晶。对EN-GJS-500-14使用2#球化剂,同时加入50ppm的锑,浇注了一组立方体试块。未出现碎块状石墨、夹杂物和珠光体组织。在EN-GJS-500-14的研究过程中发现了两处显微缩松缺陷,该缺陷呈多角形,向内凹陷,是在凝固后期抽吸包含石墨的奥氏体枝晶间液体所致。所以可以初步断定高硅球墨铸铁的石墨膨胀不能弥补铁液的凝固收缩。
[Abstract]:In this paper, the high silicon solid solution-enhanced ferrite ductile iron was studied. Based on the EN-GJS-400-18U-LT of ductile iron, the content of Si was increased, thus the excellent ferrite ductile iron with excellent properties was obtained.Two kinds of high strength and high toughness ferrite ductile iron suitable for thick and large section castings were developed by designing different modulus, carbon equivalent (silicon, carbon, spheroidizing agent, inoculant, trace element, etc.), which are EN-GJS-420-18U-LT and EN-GJS-500-14 respectively.The EN-GJS-420-18U-LT was studied. The silicon content was increased to 2.6. The cubic specimen with modulus 5cm and the Y-shaped casting block with thickness of 70mm were cast.The strength and toughness of the cast-attached specimen are excellent, the tensile strength is 420 MPA, and the mean value of low temperature impact of V notch is more than 12J at -20 鈩，

本文编号：1731193