不同孕育剂对微合金化灰铸铁组织与性能的影响
发布时间：2021-11-09 06:08
采用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、拉伸试验、切削力测试等研究了SiBa-SiBa、RE-RE、SiBa-RE、SiBa-SiSr四种孕育剂对灰铸铁微观组织、力学性能以及切削加工性能的影响。结果表明:4组试样的组织主要为珠光体和A型石墨,其中RE-RE、SiBa-RE试样局部分别存有少量E型和D型石墨。对比单一孕育剂,复合孕育剂更能细化珠光体与石墨,其中SiBa-SiSr试样的石墨片最为细小弯曲,珠光体层片间距为0.166μm,抗拉强度与硬度分别为468 MPa和357 HBW;SiBa-SiBa试样的石墨片最为宽大平直,其珠光体层片间距为0.3μm,抗拉强度与硬度分别为423 MPa和275 HBW。在相同切削条件下,SiBa-SiSr试样的硬度涨幅最大,切削力变化量最小。从综合性能上考虑,SiBa-SiSr是灰铸铁的首选孕育剂。
【文章来源】：材料热处理学报. 2020,41(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同孕育处理的灰铸铁的石墨形态
珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体,可把它看似在铁素体中加入许多硬而脆的渗碳体片,起到第二相强化的作用,因此珠光体的力学性能主要取决于其片层间距,即一片铁素体与一片渗碳体的厚度之和[15]。如图2所示,4组试样的基体均为片状珠光体,数量≥95%。相比之下,SiBa-SiBa试样的珠光体片层间距最大(0.3 μm),RE-RE试样次之(0.231 μm),而SiBa-RE和SiBa-SiSr两组复合孕育试样的层片间距相对较小,分别为0.223 μm和0.166 μm。由此可见选择不同孕育剂对材料的珠光体分散度影响较大。不同孕育剂在铸铁中的作用各有侧重,Ba与RE 孕育能力较强,可以有效促进石墨化,细化晶粒,并减缓孕育衰退,对珠光体形核起到很强的促进作用;而Sr孕育剂更侧重于消除白口倾向、改善珠光体生长形态以及分布状况,当Ba和Sr孕育剂复合使用后,无论从珠光体形核和生长两方面均发挥孕育作用,因此SiBa-SiSr复合孕育剂综合性能最佳,孕育的灰铸铁珠光体层片间距最为细小[16]。2.2 力学性能分析
由于石墨本身强度较低(Rm<20 N/mm2),在基体中类似一条裂纹,割裂了基体组织的连续性,因此石墨对材料的拉伸性能影响较大,通常粗化以及增加石墨会恶化材料的抗拉强度,而基体组织对拉伸性能影响甚微,缩小珠光体片层间距更多是提高材料的硬度[17]。如图3所示,4组试样中SiBa-SiSr试样的强度与硬度值最大,分别达到468 MPa、357 HBW,这是由于其内部为分布均匀的A型石墨,且石墨片相对细小,对基体产生的切割作用最小,以及片层间距最为细小的珠光体显著提高了材料局部抵抗硬物压入的能力,增加了材料的硬度;而SiBa-SiBa试样由于石墨形态粗大,对基体的切割作用大,破坏了基体的连续性,并且珠光体分散度小,故致使其抗拉强度与硬度相对较低(423 MPa、275 HBW)。SiBa-RE试样虽然基体组织较为紧密,但由于其内部出现少量点状的D型石墨,石墨分布极其不均匀,并且材料个别区域出现了颗粒、短条状珠光体,基体连续性远不如片状珠光体,因此其抗拉强度最低,仅为385 GPa。相比之下,RE-RE试样的性能相对适中,分别为425 MPa、299 HBW。4组试样的弹性模量大小基本相当,均在150 GPa左右,可见孕育剂对弹性模量影响不大,这是因为弹性模量主要取决于材料内部原子间的结合强度,对基体组织并不敏感[18]。2.3 切削加工性能分析
本文编号：3484776
【文章来源】：材料热处理学报. 2020,41(05)北大核心CSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同孕育处理的灰铸铁的石墨形态
珠光体是铁素体和渗碳体组成的共析体,可把它看似在铁素体中加入许多硬而脆的渗碳体片,起到第二相强化的作用,因此珠光体的力学性能主要取决于其片层间距,即一片铁素体与一片渗碳体的厚度之和[15]。如图2所示,4组试样的基体均为片状珠光体,数量≥95%。相比之下,SiBa-SiBa试样的珠光体片层间距最大(0.3 μm),RE-RE试样次之(0.231 μm),而SiBa-RE和SiBa-SiSr两组复合孕育试样的层片间距相对较小,分别为0.223 μm和0.166 μm。由此可见选择不同孕育剂对材料的珠光体分散度影响较大。不同孕育剂在铸铁中的作用各有侧重,Ba与RE 孕育能力较强,可以有效促进石墨化,细化晶粒,并减缓孕育衰退,对珠光体形核起到很强的促进作用;而Sr孕育剂更侧重于消除白口倾向、改善珠光体生长形态以及分布状况,当Ba和Sr孕育剂复合使用后,无论从珠光体形核和生长两方面均发挥孕育作用,因此SiBa-SiSr复合孕育剂综合性能最佳,孕育的灰铸铁珠光体层片间距最为细小[16]。2.2 力学性能分析
由于石墨本身强度较低(Rm<20 N/mm2),在基体中类似一条裂纹,割裂了基体组织的连续性,因此石墨对材料的拉伸性能影响较大,通常粗化以及增加石墨会恶化材料的抗拉强度,而基体组织对拉伸性能影响甚微,缩小珠光体片层间距更多是提高材料的硬度[17]。如图3所示,4组试样中SiBa-SiSr试样的强度与硬度值最大,分别达到468 MPa、357 HBW,这是由于其内部为分布均匀的A型石墨,且石墨片相对细小,对基体产生的切割作用最小,以及片层间距最为细小的珠光体显著提高了材料局部抵抗硬物压入的能力,增加了材料的硬度;而SiBa-SiBa试样由于石墨形态粗大,对基体的切割作用大,破坏了基体的连续性,并且珠光体分散度小,故致使其抗拉强度与硬度相对较低(423 MPa、275 HBW)。SiBa-RE试样虽然基体组织较为紧密,但由于其内部出现少量点状的D型石墨,石墨分布极其不均匀,并且材料个别区域出现了颗粒、短条状珠光体,基体连续性远不如片状珠光体,因此其抗拉强度最低,仅为385 GPa。相比之下,RE-RE试样的性能相对适中,分别为425 MPa、299 HBW。4组试样的弹性模量大小基本相当,均在150 GPa左右,可见孕育剂对弹性模量影响不大,这是因为弹性模量主要取决于材料内部原子间的结合强度,对基体组织并不敏感[18]。2.3 切削加工性能分析
本文编号：3484776
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