当前位置：文档之家 › 球墨铸铁

球墨铸铁

  • 格式：doc
  • 大小：380.18 KB
  • 文档页数：17

球墨铸铁本词条介绍的是球墨铸铁（通过球化和孕育处理得到球状石墨），更多含义，请参阅“球墨铸铁（多义词）”。

球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。

球墨铸铁是20世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，已成功地用于铸造一些受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。

球墨铸铁已迅速发展为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。

所谓“以铁代钢”，主要指球墨铸铁。

目录1简介1.1 成分表1.2 性能2历史2.1 国内2.2 国外3发展前途4特性范围5应用5.1 汽车方面5.2 冶金因素5.3 奥氏体-贝氏体1简介铸铁是含碳量大于2.14%的铁碳合金，由工业生铁、废钢等钢铁及球墨铸铁其合金材料经过高温熔融和铸造成型而得到，除Fe外，还含C、Si、Mn、S、P等五大元素及其它合金元素。

铸铁中的碳以石墨形态析出，若析出的石墨呈条片状时的铸铁叫灰口铸铁或灰铸铁、呈蠕虫状时的铸铁叫蠕墨铸铁、呈团絮状时的铸铁叫白口铸铁或码铁、而呈球状时的铸铁就叫球墨铸铁。

球状石墨对金属基体的割裂作用比其它形状石墨小，能使铸铁的强度达到基体组织强度的70～90%，抗拉强度可达120kgf/mm2，并且具有良好的韧性。

球墨铸铁除铁外的化学成分通常为：含碳量3.0～4.0%，含硅量1.8～3.2%，含锰、磷、硫总量不超过3.0%和适量的稀土、镁等球化元素。

成分表市面上球墨铸铁光谱标准样品成分如下：名称编号C Si Mn P S CrGSB03-1813-20051 2.62 3.430.1820.5470.0043 2.932 2.06 2.680.3780.0560.019 2.013 2.92 2.150.8380.0750.010 1.524 3.22 1.13 1.250.2000.010 1.095 3.490.612 1.570.3710.0110.3466 4.080.340 1.860.0320.0670.04编号Ni Mo V Mg Cu Alt1 4.46 1.900.0340.1370.0620.1152 2.000.2020.0840.00590.2170.0203 3.220.3040.1780.0600.5060.02640.6150.9100.3890.0330.6860.0165 1.01 1.430.3090.060 1.070.04460.0940.0360.5870.0026 1.560.0027编号Ti B Nb As10.1560.00340.00230.003220.0540.00730.00190.002430.2360.0500.0300.002240.0650.1180.00250.002150.2980.1120.00460.004260.00720.193—0.0022名称编号C Si Mn P S Cr GBW01131a T010-1a 3.310.930.3170.0510.0290 2.02 GBW01132a T010-2a 3.18 2.280.7150.4470.0061 1.62 GBW01133a T010-3a 3.72 1.50 1.120.2510.038 1.61 GBW01134a T010-4a 4.030.2480.9870.7270.0980.476 GBW01135a T010-5a 3.00 2.65 1.270.1400.00340.784 GBW01136a T010-6a 2.69 3.68 1.700.3950.021 1.31 GBW01137a T010-7a 1.81 3.35 1.990.0910.00820.212名称编号Ni Mo V Mg Cu Ti GBW01131a T010-1a0.0630.8110.3290.000330.5710.223 GBW01132a T010-2a 1.010.5590.200.038 1.120.478 GBW01133a T010-3a0.5280.4670.1330.0140.8460.388 GBW01134a T010-4a0.0540.0180.3170.00150.1480.031 GBW01135a T010-5a0.940.3840.0430.0770.5360.078 GBW01136a T010-6a0.2470.2240.250.0340.3380.129GBW01137a T010-7a 1.090.1520.0570.0010 1.730.131名称编号W B La Ce SnGBW01131a T010-1a0.3230.524——0.282GBW01132a T010-2a0.1720.260.0150.0340.107GBW01133a T010-3a0.0490.096—0.0002*0.289GBW01134a T010-4a0.00730.021——0.0035GBW01135a T010-5a0.2840.00250.0960.00330.038GBW01136a T010-6a0.4440.1280.00570.00880.102GBW01137a T010-7a0.9710.0180.0230.1220.0064名称编号C Si Mn P S Cr GBW01138a T012-1a 1.75 3.400.0800.5800.119 2.48 GBW01139a T012-2a 2.22 2.440.3010.0430.058 2.13 GBW01140a T012-3a 2.55 1.500.8780.0710.0450.417 GBW01141a T012-4a 3.16 1.960.4620.3960.017 1.40 GBW01142a T012-5a 3.52 1.170.3110.4200.0190.766 GBW01143a T012-6a 4.020.163 1.410.0210.0260.112 GBW01144a T012-7a 3.940.918 1.380.0850.0048 1.05编号编号Ni Mo V Mg Cu Alt GBW01138a T012-1a0.0300.0310.0210.00060.0250.248 GBW01139a T012-2a0.3410.0870.0550.00850.4580.060 GBW01140a T012-3a0.5190.3540.0850.0240.6410.034 GBW01141a T012-4a0.7780.4280.1660.0250.9210.0073 GBW01142a T012-5a 1.030.6290.3240.0210.389—GBW01143a T012-6a 1.890.7260.5090.104 1.830.019 GBW01144a T012-7a 1.370.1680.3900.056 1.100.214编号编号Ti La Ce N SnGBW01138a T012-1a0.038<0.0001<0.00010.0150.0031GBW01139a T012-2a0.0650.0100.0010.0240.044GBW01140a T012-3a0.0270.00610.0270.0240.021 GBW01141a T012-4a0.065<0.0001<0.00010.00730.024 GBW01142a T012-5a0.1610<0.0001<0.00010.00470.013 GBW01143a T012-6a0.238<0.0001<0.00010.0130.057 GBW01144a T012-7a0.114<0.0001<0.00010.00630.134性能球铁铸件差不多已在所有主要工业部门中得到应用，这些部门要求高的强度、塑性、韧性、耐磨性、耐严球墨铸铁重的热和机械冲击、耐高温或低温、耐腐蚀以及尺寸稳定性等。

为了满足使用条件的这些变化、球墨铸铁现有许多牌号，提供了机械性能和物理性能的一个很宽的范围。

如国际标准化组织ISO1083所规定的大多数球墨铸铁铸件，主要是以非合金态生产的。

显然，这个范围包括抗拉强度大于800牛顿/平方毫米，延伸率为2%的高强度牌号。

另一个极端是高塑性牌号，其延伸率大于17%，而相应的强度较低(最低为370牛顿/平方毫米）。

强度和延伸率并不是设计者选择材料的唯一根据，而其它决定性的重要性能还包括屈服强度、弹性模数、耐磨性和疲劳强度、硬度和冲击性能等。

另外，耐蚀性和抗氧化以及电磁性能对于设计者也许是关键的。

为了满足这些特殊使用，研制了一组奥氏体球铁，通常叫Ni一Resis 球铁。

这些奥氏体球铁，主要用镍、铬和锰合金化，并且列入国际标准。

2历史国内在河南巩县铁生沟西汉中、晚球墨铸铁期的冶铁遗址中出土的铁䦆，而现代的球墨铸铁则是迟至1947年才在国外研制成功的。

我国古代的铸铁，在一个相当长的时期里含硅量都偏低，也就是说，在约2000年前的西汉时期，我国铁器中的球状石墨，就已由低硅的生铁铸件经柔化退火的方法得到。

这是我国古代铸铁技术的重大成就，也是世界冶金史上的奇迹。

国外球墨铸铁1947年英国H.Morrogh发现，在过共晶灰口铸铁中附加铈，使其含量在0.02wt%以上时，石墨呈球状。

1948年美国A.P.Ganganebin等人研究指出，在铸铁中添加镁，随后用硅铁孕育，当残余镁量大于0.04wt%时，得到球状石墨。

从此以后，球墨铸铁开始了大规模工业生产。

球状石墨周围的“牛眼状”铁素体球墨铸铁管和水平连续铸造球墨铸铁型材。

中国已相继建成几个球墨铸铁管厂，且近几年还将有几个球墨铸铁管厂建成。

2000年，中国年产离心铸造球墨铸铁管达90万吨。

此外，中国自行研制的水平连续铸造球墨铸铁型材生产线已通过国家鉴定，并已有多家企业投产。

再加上中国引进的一条生产线，至2002年，中国年产球墨铸铁型材的能力达数万吨。

系统地测定了稀土镁球墨铸铁的力学性能及其他性能，为设计人员提供了有关数据。

测定了稀土镁球墨铸铁的比重、导热性、电磁性等物理性能，结合金相标准研究了石墨和基体组织对球墨铸铁性能的影响规律。

系统地测定了铁素体球墨铸铁在常温、低温、静态和动态条件下的各种性能。

此外，还研究了稀土镁球墨铸铁的应力应变性能、小能量多冲抗力和断裂韧性，并开始用于指导生产。

结合球墨铸铁齿轮的应用，还系统地研究了球墨铸铁的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，以及球墨铸铁齿轮的点蚀、剥落机理等。

合集下载

球墨铸铁性能和生产工艺

球墨铸铁性能和生产工艺


球墨铸铁旳化学成份
选择合适旳化学成份是确保球墨铸铁 取得良好旳金相组织和高性能旳基本条件， 化学成份旳选择既要利于石墨旳球化和取 得满意旳基体，以期取得满意旳性能，又 要使球墨铸铁具有良好旳铸造性能。
一、五大元素
1、碳和硅
因为石墨球对基体旳减弱作用很小，所以碳含量在 3.2-3.8%时，对力学性能无明显影响。拟定球墨铸铁旳 碳硅含量时，主要从确保铸造性能考虑，将碳当量选择在 共晶成份左右。
2、缩孔和缩松
特征：缩孔发生于第一次收缩阶段。 表面凹陷及局部热节凹陷，含气孔旳暗 缩孔，内壁粗糙。缩松发生于第二次收 缩阶段。被树枝晶分割旳溶池处成为真 空，凝固后旳孔壁粗糙、排满树枝晶旳 疏松孔为缩松。
原因：碳当量低，磷含量高，增长缩 孔缩松倾向。
措施：提升铸型刚度，如使用树脂砂， 提升铁液碳当量。
形核物质 1、石墨：未溶石墨、添加晶体石墨、非平 衡石墨 2、岩状构造碳化物基底 3、氧化物 4、硫化物/氧化物 5、铋及铋旳化合物
球墨铸铁旳孕育
球墨铸铁孕育旳主要性 灰铸铁、球墨铸铁孕育旳异同点 孕育衰退现象 提升孕育效果旳措施
a.选择强效孕育剂 b.必要旳S旳含量 c.改善处理措施 d.提升铸件冷却速度
这些条件旳实质在于变化石 墨结晶旳冷却情况。
球墨铸铁旳金相组织与力学性能旳关系
球墨铸铁旳力学性能是和它旳金相 组织亲密有关旳。确保铸铁中石墨球化 良好，是熔制球墨铸铁旳第一要求。
只有石墨球化，才干充分发挥金属 基体旳作用，使铸铁旳力学性能大幅度 提升。也只有石墨球化后，进一步变化 基体旳性能才更有意义。
球墨铸铁旳形成
球状石墨旳形成经历了形核与生长两个阶段。 其中旳形核是石墨旳首要过程，铁液在熔炼及随 即旳球化、孕育处理中产生大量旳非金属夹杂物， 初生旳夹杂物非常小，在随即浇铸、充型、凝固 过程相互碰撞、聚合变大，上浮或下沉，成为石 墨析出旳关键。
球 墨 铸 铁

球 墨 铸 铁


1.2 球墨铸铁的热处理
球墨铸铁的热处理工艺：
主要有退火、正火、调质、等温淬火
1.2 球墨铸铁的热处理
退火的目的在于获得铁素体基体。球化剂增大 铸件的白口化倾向，当铸件薄壁处出现渗碳体时，为 了获得塑性好的铁素体基体，并改善切削性能，消除 铸造应力，根据铸铁的铸造组织，可采用两种退火工 艺。
正火的目的在于温度，又分高温正火（完全奥氏 体化正火）和低温正火（不完全奥氏体化正火）两种。
1.1 球墨铸铁的成分、组织、
性能和用途
应用：
由于球铁具有优异的力学性能，因此可用 于负荷较大、受力较复杂的零件，甚至能代替碳 钢制造某些零件。
如珠光体基体的球铁，常用于制造柴油机曲 轴、连杆、齿轮、机床主轴、蜗轮、蜗杆，轧 钢机的轧辊，水压机的工作缸、缸套、活塞等。 而铁素体的球铁，可用于制造受压阀门、机 器底座、汽车后桥壳等。
工 程 材 料 及 热 处 理
球墨铸铁
石墨成球状的铸铁称为球墨铸铁，是 在灰口铸铁的铁液中加入球化剂（稀土镁合 金等）和变质剂（硅铁）进行球化变质处理 后得到的。
铸造性能好 成本低廉 生产方便
1.1 球墨铸铁的成分、组织、 性能和用途
与灰铸铁相比，它的硫含量较低，而 碳含量较高，一般为过共晶成分，以利于石 墨球化。
但是调质处理一般只适用于小尺寸的铸件，当 尺寸过大时，铸件内部淬不透，处理效果不好。
1.2 球墨铸铁的热处理
淬火等温淬火时，将零件加热到奥氏体区，保温一定时 间后，在300℃左右的等温盐浴中冷却并保温，使基体 在此温度下转变为下贝氏体。球墨铸铁经等温淬火后不 仅可以获得较高的强度，同时还具有良好的塑性和韧性。
1.2 球墨铸铁的热处理
完全奥氏体正火工艺曲线图
球墨铸铁性能及生产工艺

球墨铸铁性能及生产工艺


铸造缺陷预防
总结词
铸造缺陷会影响球墨铸铁的质量和性能，因此需要采取一系列措施预防铸造缺陷的产生。
详细描述
在生产过程中，要严格控制浇注温度、模具温度、冷却速度等工艺参数，以防止产生气 孔、缩孔、夹渣等铸造缺陷。同时，要定期检查模具的磨损情况，及时修复和更换损坏
的模具，以防止出现不均匀冷却等缺陷。
质量检测与评估
用于生产建筑构件、水 管、阀门等。
用于制造各种承受复杂 应力的机械零件和工具。
在电力、化工、船舶等 领域也有广泛应用。
02
球墨铸铁性能
力学性能
强度
球墨铸铁具有较高的强度，其抗拉强度和屈 服点均高于灰铸铁。
耐磨性
球墨铸铁的耐磨性优于其他铸铁，适用于需 要承受摩擦和磨损的场合。
韧性
球墨铸铁的韧性较好，不易脆化，能够承受 较大的冲击和振动。
提高生产效率与降低成本
自动化和智能化铸造生产线
采用先进的机器人技术、传感器技术和大数据分析技术， 实现铸造生产线的自动化和智能化，提高生产效率，降低 人工成本。
高效熔炼与连铸技术
研究新型的熔炼和连铸技术，提高铁水的纯净度和连铸坯 的质量，减少生产过程中的损耗和废品率，降低生产成本。
循环经济与资源再利用
的机械性能。
废钢
适量加入废钢，调节铁水成分，降 低成本。
球化剂和孕育剂
选用合适的球化剂和孕育剂，提高 球墨铸铁的球化率和石墨形态。
熔炼与浇注
熔炼
采用电炉或冲天炉熔炼铁水，控制熔炼温度和时间，确保铁 水质量。
浇注
根据铸件的大小和复杂程度，选择合适的浇注系统和浇注温 度，确保铁水充型良好。
球化与孕育处理
通过废旧铸件回收、再生利用和资源循环利用，降低原材 料成本，同时减少对环境的污染。
球墨铸铁生产工艺流程

球墨铸铁生产工艺流程

球墨铸铁生产工艺流程1. 材料准备球墨铸铁的主要成分是铁、碳、硅和镁。

一般来说，球墨铸铁的成分控制在3.5%-3.9%的碳，2.2%-2.8%的硅，0.03%-0.06%的镁。

在制备球墨铸铁的过程中，需要准备精炼铁水、回炉铁、进口硅铁合金、球化剂等原材料。

2. 炉前工作在球墨铸铁的生产过程中，首先需要对电炉进行检查和清理，确保设备运行正常。

同时，检查原材料的质量和数量，确保可以满足生产需求。

此外，需要准备好炉前操作所需的工具和设备，以便顺利进行下一步工作。

3. 铁水处理将铁水倒入电炉中加热，同时加入进口硅铁合金和球化剂，经过一段时间的加热和充分搅拌后，将炉内的铁水进行处理。

通过添加进口硅铁合金和球化剂，可以改善铁水的流动性和液相组织，有利于球化铁水形成球墨体。

4. 浇注铸造在铁水处理完成后，将炉内的铁水倒入铸造模具中，待冷却后形成球墨铸铁坯件。

在浇注过程中，需要注意控制浇注速度和温度，以确保铸件质量。

同时，需要对浇注后的铸件进行冷却处理，以确保铸件的内部结构均匀和稳定。

5. 除砂清理在球墨铸铁的生产过程中，铸件表面通常会附着一层砂壳，需要进行除砂清理。

除砂清理的方法有机械清理、水压清理、化学清理等。

通过除砂清理，可以将铸件表面的砂壳去除，为后续的加工和装配工作提供条件。

6. 热处理球墨铸铁在生产过程中需要进行热处理，以提高其机械性能和耐磨性。

热处理的方法包括正火、淬火和回火，具体的热处理工艺参数需要根据不同的材料和要求进行调整。

通过热处理，可以改善球墨铸铁的硬度、强度和耐磨性。

7. 检验和包装最后，需要对球墨铸铁进行质量检验，包括化学成分分析、力学性能测试、金相分析等。

只有通过检验合格的球墨铸铁才能被包装出厂。

在包装过程中，需要注意保护铸件表面不受损坏，并标注清晰的产品信息，以便后续的使用和销售。

综上所述，球墨铸铁的生产工艺流程包括材料准备、炉前工作、铁水处理、浇注铸造、除砂清理、热处理、检验和包装等步骤。