稀土合金變質(zhì)對(duì)高碳當(dāng)量灰鑄鐵組織與性能的影響.pdf

1、高碳當(dāng)量灰鑄鐵一般是指碳當(dāng)量在共晶點(diǎn)附近的一類鑄鐵。此類鑄鐵具有良好的鑄造性和減磨性，同時(shí)，與其它合金相比具有充型和加工容易、生產(chǎn)設(shè)施和成型過程簡(jiǎn)單以及成本低廉等優(yōu)越性。因此，高碳當(dāng)量灰鑄鐵在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。汽車上的制動(dòng)鼓和剎車盤等件的生產(chǎn)，所采用的就是這類高碳當(dāng)量灰鑄鐵。這類鑄鐵還可以被大量應(yīng)用于各種薄壁工件上，尤其是在各種缸體與缸蓋上。隨著鑄造工藝與技術(shù)的不斷完善，高碳當(dāng)量灰鑄鐵的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛。但是它的力學(xué)性能相對(duì)較

2、差，如強(qiáng)度較低，脆性較大等，因此如果能在保證高碳當(dāng)量灰鑄鐵良好鑄造性能的同時(shí)，使它的力學(xué)性能也滿足生產(chǎn)的需要，高碳當(dāng)量灰鑄鐵將具有更加廣闊的應(yīng)用前景。
　　 稀土對(duì)高碳當(dāng)量鑄鐵與低碳當(dāng)量鑄鐵同樣可起變質(zhì)作用，國(guó)內(nèi)外的研究已經(jīng)表明稀土對(duì)鑄鐵的組織和性能有重要的影響。應(yīng)用稀土合金作變質(zhì)劑改變石墨的形態(tài)，從而生產(chǎn)球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵的技術(shù)在國(guó)內(nèi)外都已很成熟，但用它作為變質(zhì)劑對(duì)高碳當(dāng)量灰鑄鐵組織與性能的影響還需要進(jìn)一步的研究。目前，國(guó)外已

3、有許多家工廠采用稀土型變質(zhì)劑處理灰鑄鐵，而國(guó)內(nèi)尚未普遍采用稀土合金變質(zhì)劑。因此，研究稀土合金在高碳當(dāng)量灰鑄鐵中的作用機(jī)理，從而找出提高高碳當(dāng)量灰鑄鐵力學(xué)性能的途徑和方法是本課題研究的關(guān)鍵。
　　 本文分別從流動(dòng)性、收縮性等鑄造性能，抗拉強(qiáng)度、硬度等力學(xué)性能以及石墨、基體組織、初生奧氏體、共晶團(tuán)等金相組織的角度對(duì)稀土合金變質(zhì)后的高碳當(dāng)量灰鑄鐵進(jìn)行了分析。
　　 鑄造性能方面，變質(zhì)前后高碳當(dāng)量灰鑄鐵的整體流動(dòng)性在1020-1

4、400mm。說明稀土合金變質(zhì)處理后仍然保持了高碳當(dāng)量灰鑄鐵良好的流動(dòng)性；稀土合金加入量在0.10％-0.30％之間時(shí)，白口傾向降低，白口寬度在2.2mm左右。說明稀土合金在此加入量范圍內(nèi)具有良好的孕育效果；經(jīng)一定量的稀土合金變質(zhì)后，高碳當(dāng)量灰鑄鐵的收縮傾向減小。
　　 力學(xué)性能方面，稀土合金加入到一定量時(shí)，高碳當(dāng)量灰鑄鐵中會(huì)使抗拉強(qiáng)度提高，稀土合金加入量與抗拉強(qiáng)度之間表現(xiàn)為“雙峰值曲線”關(guān)系。當(dāng)稀土合金加入量為0.20％時(shí)，抗拉

5、強(qiáng)度達(dá)到第一峰值點(diǎn)，其值與變質(zhì)前的相應(yīng)值相比，提高了近20％；增加稀土合金加入量至0.25％時(shí)，鑄鐵的抗拉強(qiáng)度降低；繼續(xù)增加稀土合金加入量至0.30％時(shí)，抗拉強(qiáng)度又提高到188MPa，與變質(zhì)前的相應(yīng)值相比，提高了近30％。
　　 金相組織方面，稀土合金的加入增加了初生奧氏體枝晶的數(shù)量，減小了二次枝晶臂間距，從而也使得共晶團(tuán)大小、數(shù)量發(fā)生變化。同時(shí)，初生奧氏體枝晶的增多，減小了石墨的生長(zhǎng)空間，石墨晶核相對(duì)密集，石墨生長(zhǎng)時(shí)受到骨架的