鎳和硅對(duì)低溫高韌性耐蝕球墨鑄鐵組織及性能的影響.pdf

1、近年來(lái)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,未來(lái)風(fēng)電將朝著單機(jī)大型化、高可靠性、向海上和規(guī)模化發(fā)展,針對(duì)這種情況,研發(fā)了低溫高韌性耐蝕球墨鑄鐵。本課題在低溫高韌性耐蝕球墨鑄鐵中加入1.2％～1.8％鎳以及2.0％～2.5％硅,并對(duì)鑄態(tài)試樣進(jìn)行石墨化退火處理,通過(guò)金相組織觀察、SEM掃描、能譜分析、XRD分析、拉伸試驗(yàn)、布氏硬度試驗(yàn)、低溫沖擊韌性試驗(yàn)以及耐腐蝕性能試驗(yàn),研究了鎳和硅對(duì)低溫高韌性耐蝕球墨鑄鐵的組織和性能的影響規(guī)律。
　　 試驗(yàn)結(jié)果表明,

2、低溫高韌性耐蝕球墨鑄鐵的鑄態(tài)組織由球狀石墨、鐵素體、珠光體及少量滲碳體組成。石墨大小等級(jí)為6～8級(jí),球化等級(jí)為1～3級(jí),鎳和硅對(duì)石墨大小及形態(tài)沒(méi)有影響。鑄態(tài)試樣的珠光體量隨鎳量增加而增加,隨硅量的增加而減少。當(dāng)Si含量為2.03％,Ni含量為1.78％時(shí),鑄態(tài)試樣中的滲碳體量最多,為10％。
　　 石墨化退火熱處理后,試樣珠光體量減少,鐵素體量增加,滲碳體完全消除。當(dāng)硅量一定時(shí),材料隨著含鎳量的增加硬度、抗拉強(qiáng)度升高,伸長(zhǎng)率降低

3、；當(dāng)鎳量一定時(shí),材料隨著含硅量的增加硬度、抗拉強(qiáng)度升高,伸長(zhǎng)率降低。當(dāng)Si含量為2.01％,Ni含量為1.20％時(shí),抗拉強(qiáng)度為458MPa,伸長(zhǎng)率高達(dá)23.0％。拉伸斷口的微觀形貌中均有大量的韌窩,均呈現(xiàn)出韌性斷裂特征。材料隨著鎳量的增加沖擊功降低,沖擊斷口的脆性斷裂特征加劇;隨著硅量的增加材料沖擊功降低,沖擊斷口的脆性斷裂特征加劇。當(dāng)Si含量為2.01％,Ni含量為1.20％時(shí),其20℃、-20℃、-40℃的沖擊功Akv都最高,分別達(dá)

4、到18.8J、16.3J、13.6J。
　　 經(jīng)NaCl腐蝕溶液腐蝕發(fā)現(xiàn),腐蝕開(kāi)始于基體晶界以及鐵素體-石墨界面處,隨著時(shí)間的推移界面腐蝕寬度增加,基體腐蝕加深,基體與石墨因腐蝕程度不同而呈現(xiàn)的凹凸不平現(xiàn)象也更明顯。硅量一定時(shí),隨鎳量的增加腐蝕速率不斷降低；鎳量一定時(shí),隨硅量的增加腐蝕速率不斷降低。各試樣腐蝕速率都小于0.1g.m-2.h-1,耐蝕等級(jí)都為1級(jí),在3.5％NaCl腐蝕液中的腐蝕速率最低為0.04286g.m-2.

5、h-1。腐蝕反應(yīng)會(huì)生成Fe3O4腐蝕產(chǎn)物,微量的Fe3O4殘留在基體內(nèi)部,組成一層Fe3O4內(nèi)銹層,這種內(nèi)銹層粘附力較強(qiáng)、致密度較高,而且對(duì)氯離子及溶解氧向基體內(nèi)部的擴(kuò)散起到了一定的阻礙作用,可以使腐蝕反應(yīng)趨于鈍總之,為了使低溫高韌性耐蝕球墨鑄鐵-20℃或-40℃的低溫沖擊功大于12J,并保證材料的強(qiáng)度大于400MPa,耐蝕性能小于0.1g.m-2.h-1,則基體組織中鐵素體量要大于95％,Ni元素含量不能超過(guò)1.5％,Si元素含量不能