铁素体球墨铸铁凝固形貌及力学性能.pdf

造
ug.2013
FOUNDRY
Vol. 62 No 8
铁素体球铸铁凝固形貌及力学性能
董海,黄兴民2,程乾,戴光泽
(1.西南交通大学材料先进技术教育部重点实验室,四川成都610031;
2.西南交通大学材料科学与工程学院,四川成都610031)
摘要:结合铸造模拟仿真技术,研究了不同热模数铁素体球墨铸铁的凝固形貌和力学性能。结果表明:热模数较低
(M=0.65cm)时,奥氏体枝晶以大量球团状晕圈为主,石踞分布均匀、圆整度高,韧性较好;热模数增大到2.]cm,
离异树枝晶含量增多且晶粒粗大,石墨形态异化且珠光体含量较多,屈服强度和冲击韧性恶化。
关键词:球墨铸铁;热模数;凝固形貌
中图分类号:TG143.5文献标识码:A文章编号:1001-4977(2013)08-0784-05
Solidification Morphology and Mechanical
Properties of Ferrite Ductile Iron
DONG Hai", HUANG Xing-min", CHENG Qian", DAI Guang-ze
Key Laboratory of Advanced Technologies of Materials, Ministry of Education, Chengdu 610031, Sichuan, China
2. School of Materials Science and Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, Sichuan, China)
Abstract: Combined with casting simulation, solidification morphology and mechanical properties of ferrite
ductile iron with different thermo-modulus were investigated in this paper. The results indicate that when the
thermo-modulusis low (m-0.65 cm ) tremendous primary austenitic shell dendrite precipitate with homogenous
distributed graphite spheroids, which favor high toughness. As the thermo-module increase to 2. 1 cm, more
large-size primary austenitic divorced dendrites appear with morphological dissimilation of graphite and
increment of the pearlite proportion, leading to the deterioration of yield strength and toughness
Key words: ductile iron; thermo-module; solidification morphology
在球墨铸铁生产中,一般通过调整C、Si、Mn、 SOLIDCAST软件计算四阶梯试块及其浇注系统的热模
P、S、Mg、Cu等元素含量控制成分过冷和石瞾球形核数,使用耐热刚玉瓷管封裝的WRP130型铂铑热电偶和
生长,改善基体组织,获得优质的球墨铸铁件。同时,USB-9211A型信号采集处理器对不同热模数处的连续冷
凝固过程对球墨铸铁的组织形貌和宏观力学性能也具却曲线进行测量和记录。图1a和图1b分别为四阶梯试
有重要影响。对形状复杂、壁厚不均的铸件,可依块和浇注系统三维尺寸图以及热模数分布云图,MI~M3
据几何模数或热模數设讣合瑆的浇注系统和工艺叫。当为热电偶放置部位,A区域因太薄未放置热电偶。表1
前,有限元仿真技术逐渐成为研究凝固过程、优化铸列出 OBLF-QSN750电火花直读光譜仪检测的经白口化
造工艺、提高铸件质量的重要手段和方法。本文结合处理球墨铸铁试块的主要化学成分,碳当量为4.37%,
铸造模报仿真技术,研究了不同热模数铁素体球墨铸即过共晶球墨铁。从试块不同部位取样,打磨抛光
铁的凝固显微形貌及室温力学性能。
并经苛性碱(氢氧化钠+氢氧化钾+著味酸)热显蚀间
和硝酸酒精腐蚀后,使用VK-9710型显微镜观测球墨
实验设备和方法
铸铁的高温组织。采用CMT5305型微机控制电子万能
试验机和JBW-300型示波冲击试验机对铸态球墨铸铁
使用500kg屮频感应炉按配比熔炼废钢、生铁、的室温拉伸性能和V型缺口夏比冲击性能进行测试。
回炉料等生产原料至1520℃完全熔化,经球化处理和
随流育后浇人砂铸型中,洗注温度和时间分别为2结果与分析
1350℃和30s。结合球墨铸铁实际生产情況,运用
热模数综合考虑了锛件及浇注系统几何参数、砂
基金项目;“十ー五”国家科技支撑计划(No.2009BAG12A07);中央高校基本科研业务费专项资金(No. SWTUI2CX011)。
收稿日期:2013-01-15收到初稿,2013-04-12收到修订稿。
作者简介:董海(1980-),男,硕士生,从事高速列车关键岺部件材料研究。E-mail: xnjd. donghai(@qq,com
通讯作者:黄兴民,男,博士,副教授,电话:028-87601540,E-mai:xihuang(@home,sw]tu.edu.cn