硅与铬对球墨铸铁组织和高温性能的影响[1]

Ｏｃｔ．２００８Ｖｏｌ．５７

Ｎｏ．１０

铸造

１０５７

ＦＯＵＮＤＲＹ

硅与铬对球墨铸铁组织和高温性能的影响

张

婷１，孙玉福１，高英民２

（１．郑州大学材料科学与工程学院，河南郑州４５０００２；２．安钢集团机制公司，河南安阳４５５００４）

摘要：通过高温抗热疲劳试验、高温抗氧化、生长试验以及自己设计的高温抗变形试验，模拟了烧结机台车体的工况

条件，并研究了硅、铬、钼元素对球墨铸铁组织及高温性能的影响。在试验条件下，采用以铬代替钼，硅铬铜的合理

配合，使获得的铬铜球墨铸铁高温抗变形和抗热疲劳性能达到了钼铜球墨铸铁的指标，满足了台车体的组织和性能要求，降低了生产成本。

关键词：硅；铬；钼；球墨铸铁；台车体；高温性能中图分类号：ＴＧ２５５

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－４９７７（２００８）１０－１０５７－０４

ＥｆｆｅｃｔｏｆＳｉｌｉｃｏｎａｎｄＣｒｏｍｉｕｍｏｎＳｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄＨｉｇｈＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＤｕｃｔｉｌｅＩｒｏｎ

ＺＨＡＮＧＴｉｎｇ１，ＳＵＮＹｕ－ｆｕ１，ＧＡＯＹｉｎｇ－ｍｉｎ２

（１．ＭａｔｅｒｉａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＣｏｌｌｅｇｅ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ４５０００２，Ｈｅ＇ｎａｎ，

Ｃｈｉｎａ；２．ＭａｃｈｉｎｅｒｙＥｑｕｉｐｍｅｎｔＭａｎｕｆａｃｔｕｒｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ｏｆＡｎｙａｎｇＩｒｏｎａｎｄＳｔｅｅｌＧｒｏｕｐ，

Ａｎｙａｎｇ４５５００４，Ｈｅ＇ｎａｎ，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｏｆｆａｔｉｇｕｅｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ｏｘｉｄａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｇｒｏｗｔｈｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ，ａｓｗｅｌｌａｓｔｈｅｓｅｌｆ－ｄｅｓｉｇｎｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｔｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｗｅｒｅｃａｒｒｉｅｄｏｕｔｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｉｎｔｅｒｍａｃｈｉｎｅｐａｌｌｅｔ－ｂｏｄｙ．Ａｎｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｓｉｌｉｃｏｎ，ｃｈｒｏｍｉｕｍ，ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｏｎｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｕｃｔｉｌｅｉｒｏｎｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ．Ｉｎｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｃｏｎｄｉｔｉｏｎｏｆｔｈｉｓｓｔｕｄｙ，ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｗａｓｒｅｐｌａｃｅｄｂｙｃｈｒｏｍｉｕｍａｎｄｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓｌｙｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｏｆｓｉｌｉｃｏｎｗａｓｃｈａｎｇｅｄｐｒｏｐｅｒｌｙｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔｃｏｓｔｓ．Ａｎｄｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｄｔｈａｔｗｉｔｈｔｈｅｏｐｔｉｍｉｚｅｄｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｓｉｌｉｃｏｎａｎｄｃｈｒｏｍｉｕｍ，ｔｈｅｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｒｅｓｉｓｔａｎｃｅａｎｄｔｈｅｔｉｍｅｓｏｆｔｈｅｒｍａｌｃｙｃｌｅａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｄｔｏｔｈｏｓｅｏｆｓｐｅｃｉｍｅｎｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｉｌｉｃｏｎ；ｃｈｒｏｍｉｕｍ；ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ；ｄｕｃｔｉｌｅｉｒｏｎ；ｐａｌｌｅｔ－ｂｏｄｙ；ｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｐｒｏｐｅｒｔｙ

烧结机台车体工作环境恶劣，使用过程在２００￣

计为四组：第一组２．４％￣２．６％Ｓｉ，０．２％￣０．４％Ｍｏ；第二组２．４％￣２．６％Ｓｉ，０．２％￣０．３％Ｃｒ；第三组２．６％￣３．１％Ｓｉ，

６５０℃之间不断经历加热、冷却的循环，同时还要承受

炉料的冲击、炉气的侵蚀。因此周期性地承受机械应力和热应力等多种应力的综合作用。台车体属于耐热铸件，其主要失效形式是变形和裂纹，因此要求台车体必须具有良好的组织稳定性、较好的机械强度、高温热变形、抗热疲劳以及高温抗氧化、生长性能。安钢集团机制公司采用ＱＴ５００－７材质进行台车体的研制生产，并加入合金化元素铜和钼，以保证其组织及性能。但是考虑目前钼铁的价格较高，故本文尝试在保证台车体的组织和高温性能的情况下，以铬代替钼，并适当调整Ｓｉ的含量，从而最终达到降低生产成本的目的。

０．１％￣０．１５％Ｃｒ；第四组２．６％￣３．１％Ｓｉ，０．１５％￣０．２％Ｃｒ。

采用感应电炉熔炼，自硬树脂砂造型，球化剂选用

ＦｅＳｉＭｇ８ＲＥ５，加入量为１．５％，孕育剂选用ＦｅＳｉ７５，加

入量为１．３％，孕育处理采用包底孕育、出铁槽孕育、随流孕育相结合。铁液出炉温度为１４８０￣１５００℃，铁液浇注成所需试块，浇注温度为１３２０￣１３５０℃，化学成分如表１所示。

表１

试样化学成分

）ｗＢ（％

化学成分

Ｔａｂｌｅ１Ｃｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓａｍｐｌｅｓ

试样

Ｃ３．６０３．６５３．７７３．７６

Ｓｉ２．５２２．５３２．９４２．９２

Ｍｎ０．２８０．３００．３１０．２７

Ｓ０．０２７０．０２１０．０１９０．０２２

Ｐ０．０３５０．０３９０．０３７０．０４７

Ｍｏ０．３８

Ｃｒ０．２１０．１４０．１８

Ｃｕ０．３００．３００．３２０．３１

１

１．１

试验内容及方法

试样制备

原材料为铸造生铁、废钢和回炉料。Ｓｉ、Ｃｒ成分设

１２３４

收稿日期：２００８－０２－２１收到初稿，２００８－０６－０６收到修订稿。

作者简介：张婷（１９８３－），女，河北新乐人，硕士研究生，研究方向为特种球墨铸铁。Ｅ－ｍａｉｌ：ｓｈｉｙｕ５２９２１１＠１６３．ｃｏｍ。：，：，：

Ｏｃｔ．２００８

１０５８ ＦＯＵＮＤＲＹＶｏｌ．５７

Ｎｏ．１０

拉伸试样制备：根据ＧＢ／Ｔ１３４８—１９８８浇注Ｙ型单铸试块，截取拉伸性能检测标准试样。

高温抗变形试样制备：根据ＧＢ／Ｔ１３４８—１９８８浇注Ｙ型单铸试块，取Ｙ型试块下部加工成３００ｍｍ×

１０ｍｍ×５ｍｍ试样。

高温抗热疲劳试样制备：浇注Φ７０ｍｍ×１２０ｍｍ棒状试块，加工成高温抗热疲劳试样［１］如图１所示。

高温抗热疲劳实验：将ＳＸ－１０－１２型电阻炉升温至

９００℃保持恒温，然后将试样编组放入电阻炉中保温５ｍｉｎ后取出淬入１０￣１２℃的水中激冷，观察是否出现

高温抗生长试样制备：根据ＧＢ／Ｔ１３４８—１９８８浇注Ｙ型单铸试块，截取高温抗生长试样［２］，具体尺寸见图２。

裂纹，此操作反复进行，直至试样出现裂纹或断裂，记下循环次数。

高温抗氧化生长实验：抗氧化、生长性能测试按国标ＧＢ／Ｔ９４３７—８８耐热铸铁的试验方法（补充件）进行。

２

２．１

试验结果及分析

硅、铬对球墨铸铁组织的影响

图５是不同试样铸态下的金相组织，表２是各试样

组织的珠光体含量、石墨形态（根据ＧＢ／Ｔ９４４１－１９８８），

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