球墨铸铁的组织和性能

当有稀土元素存在时，则 Mg 可低些。 根据基体组织的不同，常用的球墨铸铁分为三种类型：铁素体球铁、 铁素体― 珠光体球铁及珠光体球铁，其显微组织如图所示。
铁素体球墨铸铁
铁素体－珠光体球墨铸 铁
珠光体球墨铸铁
球墨铸铁的显微组织
球墨铸铁良好的机械性能是与其组织特点分不开的，在球铁中，石 墨结晶成球状，对基体的割裂作用大为减小，基体强度的利用率达（70～ 90）%，抗拉强度不仅高于铸铁，甚至还高于碳钢，σb＝(400～600)MPa， σs＝(300～400)MPa。屈强比σs/σb 为 0.7～0.8，比钢约高 40%左右。 塑性、韧性比灰口铸铁大大提高，δ＝(1.5～10)%，经热处理最高可达
δ＝(20～25)%。 球墨铸铁不仅具有远远超过灰铁的机械性能，而且同样也具有灰铁 的一系列优点。如良好的铸造性能、减摩性、切削加工性及低的缺口敏 感性等。甚至在某些性能方面可与锻钢相媲美，如疲劳强度大致与中碳 钢相似，耐磨性优于表面淬火钢等。此外，球铁还可适应各种热处理， 使其机械性能提高到更高的水平。因此。球铁一出现就得到迅速的发展。 它可代替部分钢作较重要的零件，对实现以铁代钢、以铸代锻起重要的 作用，具有较大的经济效益。例如，珠光体球铁常用于制造曲轴、连杆、 凸轮轴、机床主轴、水压机气缸、缸套、活塞等。铁素体球铁用于制造
盘铸件需进行退火处理。 2.正火
目的是增加基体组织中珠光体的含量，并使其细化，提高铸铁的强 度、硬度和耐磨性，如发动机的缸套、滑座和轴套等铸件均要进行正火。
此外，还能将铸态珠光体球铁进行调质和等温淬火，以获得高的强度和硬度，但是都只适宜 于小件。
并适合流水作业生产等优点。 因球化处理时铁水温度有所降低，为保证流动性，应使铁水的出炉
温度高些。 四、球墨铸铁的热处理 由于球铁基体组织与钢相同，球铁石墨又不易引起应力集中，因此 它具有较好的热处理工艺性能。凡是钢可以采用的热处理，在理论上对 球铁都适用。常用的热处理方法有以下几种：
1.退火 目的是为了获得高塑性、韧性的铁素体球铁。如汽车、拖拉机的底
一、球墨铸铁的组织和性能 球墨铸铁是 20 世纪五十年代发展起来的一种高强度铸铁材料，其综 合性能接近于钢，正是基于其优异的性能，目前已成功地用于铸造一些 受力复杂，强度、韧性、耐磨性要求较高的零件。球墨铸铁已迅速发展 为仅次于灰铸铁的、应用十分广泛的铸铁材料。所谓“以铁代钢”，主
要指球墨铸铁。 球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到球状石墨，有效地提高了铸铁 的机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高的强度。 球墨铸铁与灰口铸铁相比，C、Si 含量较高，而 Mn 较低，对 S、P 的限制较严。其化学成分一般为：(3.5～3.8)%C，(2.0～3.0)%Si，(0.5～ 0.7)%Mn，<0.08%P，<0.02%S，(0.03～0.07)%Mg(此为无稀土元素时)，
球墨铸铁的牌号、性能和用途
牌号
QT400-18 QT450-10
基体 铁素体
机械性能
σb /MPa σ0.2 /MPa ™ / %
400
250
18பைடு நூலகம்
450
310
10
铁素体－
QT500-07 球光体
500 3２0 ７
QT600-03 球光体
600
370
3
QT700-02 球光体
700
420
2
QT800-02
800
480
2
QT900-02 贝氏体或回 900
600
2
火马氏体
HB 130~180 160~210
170～230 190～270
225～305 245～335 280~360
应用举例 汽车、拖拉机的轮毂、驱动桥壳体、拨 叉、阀体、阀盖、气缸、齿轮箱、飞轮壳、
差速器壳 内燃机油泵齿轮，机车车轴瓦机械座架、
飞轮、电动机架 柴油机、汽油机曲轴、凸轮轴、气缸套、
连杆、进排气阀座 曲轴、凸轮轴、缸体、缸套、轻负荷齿轮，
部分磨床、铣床、车床的主轴 犁铧、耙片、汽车上的转向节、传动轴、拖 拉机减速齿轮、内燃机曲轴、凸轮轴
三、球墨铸铁的生产 球铁的生产中要严格控制铁水的化学成分，S、P 含量愈低愈好。选 择适合的球化剂和孕育剂，球化剂的作用是使石墨结晶时呈球状析出， 最常用的是稀土镁合金和稀土硅铁镁，加入量为铁水的（1～1.6）%。 镁是重要的球化元素，但密度小(1.74g/cm３) ，沸点低(1120℃)，若直 接加到铁水中，将立即沸腾，镁的回收率低，且易出事故。稀土元素的 球化作用比镁弱，但有强烈的脱硫、去气能力，还能细化组织，改善铸 造性能。孕育剂的作用是促进铁水的石墨化，防止产生白口。由于镁和 稀土元素都是阻止石墨化的元素，球化同时需加孕育剂。孕育剂为 75% 硅铁，加入量为铁水重量的（0.4～1.0）%，同时要掌握好球化处理和
热处理工艺。
球化处理常用的方法是冲入法，处理时，先将球化剂放到铁水包低 部的堤坝内，上面铺以硅铁粉和稻草灰，并压紧，以延缓铁水与球化剂
的作用，防止球化剂上浮，提高吸收率。 开始时先将铁水包容量的 1/2～1/3 铁水冲入包内，使球化剂与铁 水发生反应，然后冲入其余铁水，经搅拌扒渣后，即可浇注。 将球化剂置于浇注系统中特制的反应室内进行球化处理的工艺称 为型内球化，是近年来球化工艺的新发展。镁的利用率高，质量稳定，
压阀、机座、汽车后桥壳等。 二、球墨铸铁的牌号及应用
球墨铸铁牌号由“QT”(“球铁”两字汉语拼音字首) 和两组数字组 成，前一组数字表示最低抗拉强度，后一组数字表示最低伸长率。如
QT500-07，表示抗拉强度最低值为 500MPa，伸长率最低值为 7%的球墨 铸铁。球墨铸铁的牌号、性能和用途见表 21-3。