厚大斷面球鐵的顯微組織及力學性能.pdf

1、隨著重型機械工業(yè)特別是核電工業(yè)的發(fā)展，厚壁、大型球鐵件得到越來越廣泛的應用。由于斷面過厚，凝固時間長，由此導致球化衰退與孕育衰退而發(fā)生石墨的畸變，形成各種非球狀石墨，造成球鐵性能的下降。
　　本文利用外加冷鐵強制冷卻的扇形試塊模擬百噸級厚大斷面球鐵容器的凝固過程，采用光學顯微鏡，掃描電鏡對厚大斷面球鐵的微觀組織進行了分析，并研究了凝固時間對拉伸性能的影響規(guī)律及其斷裂機制，分析了常溫和低溫（-40℃）條件下的沖擊韌性以及低溫（-40

2、℃）條件下的斷裂韌性。
　　從扇形試塊的凝固曲線可以發(fā)現(xiàn)，由于采用了內外強制冷卻，縮短了共晶轉變時間，扇形試塊中心的凝固時間為190分鐘；內外冷鐵中都存在著比較明顯的溫度梯度，增強了鑄型的激冷能力，使鑄件內部溫度梯度增大，糊狀區(qū)域變窄，縮短了扇形試塊的凝固時間，石墨球趨于圓整，保證了球化級別。
　　凝固速度對石墨球數(shù)量的影響明顯，隨著凝固時間延長，石墨球數(shù)量逐漸減少，尺寸隨之增大，而石墨球所占面積基本保持不變；扇形試塊邊緣石

3、墨球的形狀因子（SF）峰值出現(xiàn)在0.8～0.9處，而心部SF峰值出現(xiàn)在0.6～0.7處，說明隨著冷卻速度降低，石墨圓整度也隨之下降；同時，基體組織幾乎全部為鐵素體組織，但在最后凝固的心部反而出現(xiàn)一定數(shù)量的珠光體組織。
　　扇形試塊不同位置的拉伸實驗表明，凝固時間對厚大斷面球鐵抗拉強度的影響較小。斷裂機理為鐵素體基體發(fā)生長位移的塑性變形，石墨和鐵素體基體形成的空穴不斷擴大，導致脫離。常溫沖擊斷裂的機理為壓縮側的試樣邊緣為韌-脆性混合