新闻分类

等温淬火球墨铸铁的特性、生产技术及应用-金属铸件

等温淬火球墨铸铁的特性、生产技术及应用-金属铸件

发布日期:2017-01-22 作者: 点击:

等温淬火球铁(ADI)的几个基本认识及性能特点

1.    几个基本认识

1)等温淬火球铁是把健全的球墨铸铁件进行等温热处理,以获得优异的综合力学性能,因此其前提是健全的球墨铸铁件。

2)合金元素对球铁力学性能有重要影响,但对等温淬火球铁(ADI)没影响。等淬的目的是就是利用热处理技术改变铸铁的基体组织,提高力学性能,节省合金元素。加入合金元素的目的是提高淬透性。

3)球铁原始基体组织对等淬球铁的力学性能没影响,但对变形有影响,因铁素体和珠光体变形量是不一样的,其线性增长量是铸态基体组织和等温温度的函数(见下图)。

  为了提高加工刀具寿命和控制变形,美国通用汽车公司在生产ADI后桥齿轮时,铸件经退火以获得100%的铁素体。试验表明,在试样热透后保温15分钟,已足以使基体完全奥氏体化。

4)球化率、球数对ADI冲击、疲劳等动态力学性能影响很大,强度愈高,影响愈显著。因此,对球化率及石墨球数的要求比普通球铁高,球化率要求90%以上(见表1、表2)。金属铸件

 

1 石墨球化分级对稀土球墨铸铁疲劳极限和小能量多冲性能的影响

球化分级

力学性能

1(>95%)

2(>90%)

3(>80%)

4(>70%)

5(>60%)

疲劳极限/MPa

286

274

265

251

222

不同冲击功的冲断次数×103

冲击吸收功为2.453J

8.0

6.05

3.89

2.51

1.02

冲击吸收功为1.962J

11.7

10.5

8.8

4.7

0.99

冲击吸收功为1.472J

17.7

16.0

15.8

9.8

3.5

冲击吸收功为0.981J

94.3

99.0

74.9

29.7

6.66

 

2 石墨球大小、球数对等温淬火球墨铸铁弯曲疲劳强度的影响

炉号

500个石墨球中大小分布(%)

平均球径/×10-3 mm

球数/mm2

奥铁体显微硬度HV

弯曲疲劳极限/Mpa

<0.01mm

0.010.02mm

0.020.03mm

0.030.04mm

0.040.05mm

0.050.06mm

>0.06 mm

63

1

14.7

48

22

14

0.3


28.43

170.69

512

250260

64

2.2

36.3

42.8

10.2

5.3

1.7

1.5

25.88

172.01

551

280

65

12.8

38.2

39.8

8.5

0.7



19.64

262.08

548

350

 

5)等温淬火球铁各牌号主要靠不同等温温度获得,与化学成分关系不大,即同一成分球铁用不同等温淬火温度可生产不同牌号ADI。化, 学成分主要决定于铸件大小,壁厚和结构。金属铸件

6)等温淬火球铁的某些组织也可通过加入合金元素、空气中强化冷却获得,但因需要加入大量的NiMoCu等合金元素,成本太高且不稳定,因此不加以讨论,主要讨论经盐浴等温淬火处理的ADI

2. 性能特点

等温淬火球墨铸铁具有以下性能特点:

(1)强度高、塑性好。在同等伸长率情况下,ADI的抗拉强度是普通球铁的2倍,而在同等抗拉强度情况下,伸长率是普通球铁两倍以上,ADI抗拉强度也优于调质处理的碳钢,与低合金钢相当。

(2)质量轻。表3是一些材料的单位抗拉强度所需零件重量(w/y)。

表3 几种材质的w/y

材料

铝合金(普通)

铝合金(高强度)

ADI

普通球铁

20CrMnTi调质

ZnAl合金

普通锻钢

密度/抗拉强度

0.0220.095

0.0056

0.00440.0084

0.0100.018

0.0072

0.0170.011

0.014

(3)弯曲疲劳强度和接触疲劳强度等动载性能高。旋转弯曲疲劳强度可达400~500MPa,与调质处理低合金钢相当;接触疲劳强度可达1600~2100MPa,比低合金钢氮化处理的接触疲劳强度高。

(4)吸振性好。ADI由于弹性模量低,加上基体中存在石墨球,能迅速吸收振动并增大噪声阻尼,使部件的运行更安静和平稳。

(5)极好的耐磨、抗磨性。试验表明,硬度为45~48HRC的等温淬火球铁齿轮,其寿命比具有马氏体组织、硬度为58~62HRC的锻钢齿轮更长。CADI(含碳化物18%)的耐磨性能胜过许多高合金耐磨铸铁(AR),其无缺口冲击韧性则是耐磨铸铁的2~10倍,适宜用于要求优异耐磨性能和足够韧性的场合。

(6)表面强化效果显著。试验和生产实践均证明,ADI具有很好的表面强化效果,能显著提高构件的疲劳强度。例如2007年11月7日修订的ASTM897M各牌号典型性能中,通过概率50%单齿弯曲疲劳强度喷丸的比不喷丸的提高50%左右(见表4)。

表4 喷丸对单齿弯曲疲劳的影响

球铁等级

750

900

1050

1200

1400

1600

不喷丸(MPa)

325

350

365

350

335

320

喷丸(MPa)

650

700

770

700

665

630

曲轴经圆角滚压后弯曲疲劳强度也显著提高。据美国联合收割机的一项研究报告,型号为202重载货车V-8柴油机ADI曲轴,滚压前后弯曲疲劳强度分别为414MPa和986MPa,提高138%;而普通球铁曲轴滚压后的弯曲疲劳强度只提高50~60%左右。

此外,ADI的力学性能根据等温淬火工艺的不同,可以在较大范围内变化,以满足零件在不同工作条件的要求。




相关标签:金属铸件

最近浏览:

在线客服
分享
欢迎给我们留言
请在此输入留言内容,我们会尽快与您联系。
姓名
联系人
电话
座机/手机号码
邮箱
邮箱
地址
地址