中文名 | 奥贝球墨铸铁 | 外文名 | austempering ductile iron |
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实 质 | 铸铁 | 别 名 | 上贝氏体球铁 |
简 称 | 球铁 |
奥贝球铁的金相组织与等温时间的关系I一马氏体;Ⅱ一贝氏体;m一奥氏体;Ⅳ一碳化物。
第一阶段:等温淬火开始时,组织中形成大量马氏体和残留奥氏体。随后马氏体中一部分向贝氏体转变,另一部分则变为奥氏体。随时间的延长,马氏体量逐渐减少,而贝氏体和奥氏体逐渐增加,直到马氏体消失为止。由于贝氏体的含碳量比马氏体低,当马氏体转变为贝氏体时,有过剩的碳排出而进入奥氏体,致使奥氏体逐渐富碳直到饱和的程度。
第二阶段:由于饱和的奥氏体是不稳定的,随着时间的延长,奥氏体将分解为贝氏体型铁素体和碳化物。为获得适当的奥氏体和贝氏体比例,避免组织中出现马氏体和碳化物,使等温淬火处理的终了时间在图上的AB之间。在非合金化的球墨铸铁中,获得最佳性能的奥贝球铁的时间,大约只有10min,控制比较困难。特别是厚壁铸件,均热时间较长,因此拓宽等温处理的时间范围很重要。解决这个问题的关键是推迟或抑制从奥氏体中析出碳化物的过程。向球铁中加入适量的钼、镍、铜不仅有利于等温淬火处理,而且在第二阶段转变中,有效地抑制奥氏体中析出碳化物的过程,延长了析出时间,从而显著拓宽了等温处理的时间范围。合金元素加入量则根据铸件的壁厚而定。热处理时奥氏体化温度的选择不仅决定了奥氏体的含碳量,而且也影响到等温淬火中奥氏体的稳定性。从提高奥氏体稳定性出发,宜采用高的奥氏体化温度。在铸态组织中,如不含游离渗碳体时,可采用850~900℃。因温度过高,会使奥氏体晶粒粗化,从而影响到等温处理组织的粗化。等温处理温度对于获得良好的基体组织至关重要,贝氏体的数量和形态取决于等温淬火温度。在250℃下等温处理获得的组织中,下贝氏体数量大,奥氏体量少,结果强度高而韧性低。随着处理温度提高,下贝氏体变为上贝氏体,奥氏体数量也增多,则强度有所下降,而塑性和韧性有所上升。但当温度超过400℃时,将会发生由奥氏体析出碳化物的过程,结果塑性和韧性均将下降。为了照顾强度和塑性两个方面,等温处理宜选在300~380℃。
高含硅量可抑制碳化物,细化贝氏体,改善性能。硅含量高于3.4%时韧性下降,尤其应尽量降低含锰量。美国、德国、日本等国各有标准牌号。美国有Grade1~6、德国有GGG80B~150B、日本有FCD900A~1200A。中国4102柴油机曲轴的力学性能σb%≥1000MPa、δ≥5%和上述国家伸长率相似的牌号的力学性能相仿。奥贝球铁的热处理过程是先将铸态球铁加热进行奥氏体化后,再在上贝氏体温度下等温淬火而获得。在淬火过程中铸铁组织的转变分为两个阶段。
利用G leeble-1500热力学模拟机、光学和透射电子显微镜对球墨铸铁变形前后以及等温淬火处理后的组织进行了分析。结果表明,球铁热塑性变形最佳温度在750~800℃区间,此时流变应力接近950℃时的流变应力;变形后球铁为三层组织结构“球状石墨+蠕虫状石墨+流线型石墨”;在透射电镜下清楚地观察到不同形状的下贝氏体和上贝氏体形貌以及典型的隐“M”型马氏体形貌。
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