图 1。4 球墨铸铁材料屈强比与屈服强度的关系

就以牌号为 QT600-10 和 QT600-5 的材料为例,进行成本估算。由于 Si、 Mn 含量的提高,如表 1。7 所示,QT600-10 材料的成本会提高,大约为 0。7~1 元/Kg,但由于机加工成本降低,总成本与 QT600-5 材料的成本基本相当甚至更 低,因此前者对机加工工序多,或加工节拍长的零部件生产更为有利。论文网

表 1。7 硅固溶强化球墨铸铁推荐化学成分

材料牌号 Si(max) P(max) Mn(max)

QT450-18 QT500-14 QT600-10 3。2

同时要注意球墨铸铁的设计原则[24]: (a)对制造及装配工艺进行一定的优化设计; (b)铸造合理性及无缺陷设计。

1。4。3 高韧球铁国内外研究现状及发展趋势

Morrogh 和 Millis 在 20 世纪 40 年代发明了球墨铸铁[25],用以制造复杂形状

的结构件,生产成本大幅降低。近些年,在工程材料这一领域,高韧球铁成为最 具发展前途的结构用材料,在现代机械工程中占据着越来越重要的地位。这类材 料具备相当高的的机械性能、使用性能及优异的加工性能,不仅普通铸铁无法相 提并论有些甚至超过铸钢和锻钢。近 20 年以来,世界各地区高韧球铁的总产量

增长 14 倍多,且后继增长速度更快。高韧球铁材料迅速发展到汽车、农机、机 电工程、化工、船舶等重要领域,目前已经取得了可观的经济效益和社会效益。 国外在汽车、农机等行业应用高韧球铁材料较多,如制造汽车后桥壳、农机零件、 拖拉机配件等,都是采用铸态高韧球铁代替可锻铸铁[26]。

当下国际贸易和国内市场的不断扩大,高韧球墨铸铁的需求也日益增长,然 而,由于高韧球墨铸铁的生产难度较大,尤其是在成分控制、原材料质量、球化 及孕育工艺、热处理工艺、组织等方面有较高的要求,才能得到符合性能要求的 铸件,因此,高韧球墨铸铁尚未实现产业化生产。

得益于高韧球墨铸铁所具有的许多特殊优点,现已成为铸造产业的热点材料 和技术之一。从发展前景看,高韧性球墨铸铁也必将成为精益设计与生产的主力 材料。

1。5 本课题的研究内容和方法

1。结合以往实验和文献参考,选择合适的 Si 量,同时控制 CE 的量,保证球 墨铸铁较好的铸造性能,得出 Si 对球墨铸铁固溶强化的影响;

2。为满足厚大断面铸件的情况,浇注不同模数的试块,得出高Si对厚大断面 铸件的影响;

3。使用合理的球化剂、孕育剂、随流孕育剂。得出适用于这种球墨铸铁的球 化、孕育方式;

4。设计合理的浇注工艺。包括:浇注温度、浇注时间、分型面、浇注方式以 及出气片的设计;

5。对不同模数的试块进行切割,之后进行金相、力学性能分析。主要包括: 金相分析、拉伸实验、硬度测试、低温冲击实验;

6。总结分析出高 Si 固溶强化球墨铸铁的特性。

2。1 实验材料

第二章 实验材料与方法

为满足实验要求,获得较高强度和韧性的球铁铸件,选择 QT500-14 球墨铸 铁作为实验材料,化学成分如下表 2。1 所示:

表 2。1 QT500-14 化学成分(Wt%)

合金元素 CE 值 Si Mn P Cu S

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