在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1083及德國(guó)歐洲標(biāo)準(zhǔn)DIN EN 1563 03/2010中所提供的強(qiáng)度性能指標(biāo)要比傳統(tǒng)牌號(hào)GJS高出很多。根據(jù)Si對(duì)鐵液凝固期間的鐵素體化作用推測(cè)，用這種工藝去生產(chǎn)薄壁球墨鑄鐵以及沒(méi)有白口激冷產(chǎn)生的小型鑄件是完全可能的。而更進(jìn)一步想，隨冷卻速度的提高，導(dǎo)致過(guò)冷的增大，最后會(huì)引起熔液中結(jié)晶核心的增多。于是，石墨球數(shù)量得到提高。同時(shí)，球徑減小。本工作研究了薄壁硅合金化球鐵的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)，以及周期受力條件下的力學(xué)性能。用這些數(shù)據(jù)資料，擬定出用高硅薄壁球鐵生產(chǎn)輕量化零件，是完全可能的。

預(yù)研究時(shí)，選擇了試樣厚度為4、10及25mm的樣片，澆注不同Si含量的球鐵，測(cè)示了靜態(tài)受力的力學(xué)性能與組織、冷卻曲線、凝固時(shí)間。發(fā)現(xiàn)，得到最好性能的含Si量為4.25%。石墨球形狀隨凝固時(shí)間的增加而變壞?；w組織：4mm無(wú)例外全部為鐵素體。用含Bi的孕育劑時(shí)能明顯改善石墨球的形狀。

為查明材料周期循環(huán)受力條件下的強(qiáng)度，澆注了4mm及10mm厚度的板狀試樣，使用標(biāo)準(zhǔn)試樣測(cè)得數(shù)據(jù)，此外，還使用同一的合金液澆注Y3楔形試樣（50mm），這是為了考查在較大的凝固時(shí)間條件下使用的。

從一種高硅普通球墨鑄鐵的誕生得到的啟發(fā)

最近，一件不大不小在鑄鐵材質(zhì)領(lǐng)域里引起一定轟動(dòng)的事，歐洲鑄造界傳開(kāi)，即德國(guó)與奧地利兩國(guó)的鑄造所就擬定球墨鑄鐵牌號(hào)開(kāi)展的合作研究。被稱(chēng)為“Cornet項(xiàng)目”為期兩年，課題領(lǐng)導(dǎo)單位是德國(guó)鑄造研究所，屬于國(guó)家促進(jìn)研究計(jì)劃項(xiàng)目(AiF-Nr41 EN, SIRON)，經(jīng)近兩年努力，取得了明顯成果。接二連三的在兩國(guó)雜志上發(fā)表試驗(yàn)成果?，F(xiàn)已把研究結(jié)果用予歐洲球鐵的牌號(hào)標(biāo)準(zhǔn)中，同時(shí)被推薦到國(guó)際有關(guān)機(jī)構(gòu)，最近已同意批準(zhǔn)為國(guó)際新球鐵牌號(hào)(見(jiàn)表1)。按一般概念，普通球墨鑄鐵的基體組織種類(lèi)與數(shù)量(指珠光體、鐵素體等)必須與相關(guān)的牌號(hào)相對(duì)應(yīng)。在歐洲的球鐵牌號(hào)(EN 1563)中，只要調(diào)整基本組織中的鐵素/珠光體數(shù)量比例，就可獲得不同的球鐵牌號(hào)，例如，牌號(hào)為GJS-700-2和GJS-800-2的球墨鑄鐵的組織主要是珠光體組成，而GJS400-15的基體100%是鐵素體，牌號(hào)為GJS-500-7、GJS-60-3的球鐵，球光體量在40~70%之間，只要化學(xué)成分?jǐn)?shù)值正確，上述這種對(duì)應(yīng)關(guān)系在普通球鐵牌號(hào)中均能得到反應(yīng)。它的工藝性能就要跟隨變化，珠光體的數(shù)量和它在鑄件中的分布，主要取決于材料的化學(xué)成分(特別是Si、Mn、Cu、Sn)，以及石墨數(shù)量(由壁厚和孕育所決定)和冷卻速度(取決于壁厚與打箱時(shí)間)。但是，由于壁厚差較大的球鐵件，這種關(guān)系就難以嚴(yán)格保持，珠光體量的變動(dòng)會(huì)超出原來(lái)區(qū)間，硬度波動(dòng)范圍也會(huì)擴(kuò)大。

眾所周知，球鐵中的Si是鐵素體促成元素，同時(shí)也是使珠光體減小的元素。通過(guò)向固溶體的固溶強(qiáng)化，使鑄鐵材料的硬度、強(qiáng)度得到提高。借助于提高含Si量從2.2至2.8%到大于3.5%。這時(shí)，基體組織實(shí)際已全部成為鐵素體(只含少量珠光體)。他們發(fā)現(xiàn)盡管此時(shí)的鐵素體受到高Si的固溶強(qiáng)化，從而減少了它的變形能力，但是，在拉力試驗(yàn)時(shí)，沒(méi)觀察到這部分珠光體對(duì)延伸率的減少作用。說(shuō)明在GJS-500/600兩個(gè)牌號(hào)中同時(shí)仍具有高的延長(zhǎng)率，即所謂添加Si后對(duì)降低球鐵延伸率的“零作用”。這一特性的發(fā)現(xiàn)對(duì)材料使用者而言，具有這樣的優(yōu)點(diǎn)，意味著硬度分布值較集中，硬度呈均勻分布，并不分散，有利于改善加工性。也利于保持良好的尺寸公差，容易滿足在壁厚差別大的球鐵件中的硬度公差要求。

新制定的歐洲標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)、牌號(hào)中的數(shù)值反映出與石墨球的形狀關(guān)系十分密切，他們?cè)趯?shí)際中發(fā)現(xiàn)，當(dāng)Si量超過(guò)4.3%時(shí)韌性會(huì)急劇下降，準(zhǔn)確的關(guān)系圍觀組織中的石墨形狀和澆注工藝中所用的參數(shù)，都是研究過(guò)程中所使用的。除了正常的測(cè)定材料性能之外，還研究了新標(biāo)準(zhǔn)中的項(xiàng)目，例如澆注工藝性?shī)A渣的成份，充型性、補(bǔ)縮性，對(duì)此，還使用了自己特殊的工藝試驗(yàn)方法。

編者閱讀之后有感而發(fā)，球鐵中的Si元素對(duì)組織與性能的影響規(guī)律，對(duì)從事鑄鐵工作者來(lái)說(shuō)，都十分清楚。對(duì)Si含量的使用范圍也一目了然。但是長(zhǎng)久以來(lái)，存在于我們思想中始終受一個(gè)界線的束縛，即含Si量不能超過(guò)3.2%，尤其對(duì)于受動(dòng)載荷作用的零件，更為慎重。因?yàn)槿绱耍苌儆腥藢?duì)大于此值的含Si量作系統(tǒng)深入的試驗(yàn)，故一直認(rèn)為大于3.2%含Si量為禁區(qū)，不能越雷池一步，也就無(wú)法發(fā)展與創(chuàng)新，號(hào)召同仁們，要勇于開(kāi)拓、創(chuàng)新，添補(bǔ)我國(guó)和世界的技術(shù)空白，縮短我們與先進(jìn)國(guó)家的差距，共同為鑄造事業(yè)貢獻(xiàn)力量。

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