球墨铸铁.pdf

球墨铸铁
球墨铸铁是指铁液经球化处理后,使石墨大部或全部呈球状形态的铸铁。
与灰铸铁比较,球墨铸铁的力学性能有显著提高。因为它的石石墨呈球状,
对基体的切割作用最小,可有效地利用基体强度的 70%~80%(灰铸铁—般只能
利用基体强度的 30%)。球墨铸铁还可以通过合金化和热处理,进一步提高强韧
性、耐磨性、耐热性和耐蚀性等各项性能。球墨铸铁自 1947 年问世以来,就获
得铸造工作者的青睐,很快地投入了工业性生产。而且,各个时期都有代表性的
产品或技术。20 世纪 50 年代的代表产品是发动机的球墨铸铁曲轴,20 世纪 60
年代是球墨铸铁铸管和铸态球墨铸铁,20 世纪 70 年代是奥氏体-贝氏体球墨铸
铁,20 世纪 80 年代以来是厚大断面球墨铸铁和薄小断面(轻量化、近终型)球墨
铸铁。
如今,球墨铸铁已在汽车、铸管、机床、矿山和核工业等领域获得广泛的应
用。据统计,2000 年世界的球墨铸铁产量已超过 1500 万吨 o
球墨铸铁的牌号是按力学性能指标划分的,国标 GB/T 1348-1988《球墨铸
铁件》中单铸试块球墨铸铁牌号,见表 1。
表 1 单铸试块球墨铸铁牌号
抗拉强度 Rm 断后伸长率 A 布氏硬度
牌号主要金相组织
(MPa) (%) HBW
QT400-18 400 18 130~180 铁素体
QT400-15 400 15 130~180 铁素体
QT450-10 450 10 160~210 铁素体
QT500-7 500 7 170~230 铁素体+珠光体
QT600-3 600 3 190~270 珠光体+铁素体
QT700-2 700 2 225~305 珠光体
QT800-2 800 2 245~335 珠光体
1
或回火组织
贝氏体
QT900-2 900 2 280~360
或回火组织

球墨铸铁中常见的石墨形态有球状、团状、开花、蠕虫、枝晶等几类。其中,
最具代表性的形态是球状。在光学显微镜下观察球状石墨,低倍时,外形近似
圆形;高倍时,为多边形,呈辐射状,结构清晰。经深腐蚀的试样在 SEM 中观察,
球墨表面不光滑,起伏不平,形成一个个泡状物。经热氧腐蚀或离子轰击后的试
样在 SEM 中观察,球墨呈年轮状纹理,且被辐射状条纹划分成多个扇形区域;经
应力腐蚀(即向试样加载应力)后观察,呈现年轮状撕裂和辐射状开裂。球墨是
垂直(0001)面向各个方向生长的,从而形成很多个从核心向外辐射的角锥体(二
维为扇形区域),(0001)面即呈年轮状排列。在 SEM 中看到的年轮状及辐射状条
纹(或裂纹),就是球墨晶体学特征的反映。
球墨铸铁一般为过共晶成分,因此球状石墨的长大,应包括两个阶段:①先
共晶结晶阶段,球墨核心形成后,在铁液及贫碳富铁的奥氏体晕圈中长大。②共
晶结晶阶段,球墨周围形成奥氏体外壳,即球墨-奥氏体共晶团。此时,球墨是
在奥氏体壳包围下长大的。虽然球墨在共晶阶段的长大速度比在液态阶段迟缓,
但球墨的大部分是在共晶阶段长大的。球墨铸铁的共晶团比灰铸铁的共晶团细
小,其数量约为灰铸铁的 50~200 倍。还应说明,球墨铸铁的共晶结晶是一种变
态共晶,即球墨和奥氏体均