高硅球铁也叫硅固溶强化铁素体球铁,铸造车间自2013年开始实验探索,现已将近四年,对此材质的各项性能特征已基本掌握并已得到使用验证。欧标EN1563-2012中提出三种新材质EN-GJS450-18、EN-GJS-500-14、EN-GJS600-10也正属于此种球铁。几年来统计大量实验数据同时结合相关技术资料,总结高硅球铁特点与常规球铁进行对比如下:
       常规球铁如QT500-7、QT600-3材质为铁素体和珠光体的混合基体,当抗拉强度到500MPa就只能通过改变并增加珠光体量来提高强度和硬度。根据不同壁厚及产品结构不同位置的冷却条件不一致,所得到基体中珠光体含量也不一样导致各位置的强度和硬度会相差较大,在壁厚较小时可能产生白口甚至出现局部的硬点。
       高硅球铁基体为全铁素体球铁,即使强度达到600MPa以上也还是全铁素体,主要通过硅固溶到基体中提高基体的强度和硬度从而提高材质整体性能。因其不受基体分布的影响,所以在不同壁厚和不同位置强度和硬度相差无几,更不存在局部硬点,因此产品在冷加工中表现出来的加工性能很好,可以大大降低刀具磨损。也因其基体为全铁素体,所以较常规球铁延伸率有很大的提高,同时断面收缩率也相应高出很多,显现出了更好的塑性。但也因其基体的原因使得高硅球铁的硬度无法达到或超过QT600以上牌号规定的硬度值。
       高硅球铁较常规球铁有很高的屈强比(屈服强度与抗拉强度之比),常规球铁屈强比在0.6左右,而高硅球铁最高可以达到0.8以上,相比之下当同一材质要求更高的屈服强度时提供了路径或对屈服强度提出独立要求时可选择低一牌号材质。
       虽抗拉强度在400MPa以上材质并未对冲击功作出要求,我公司生产产品主要为风电产品,根据其使用环境特对其在各温度的冲击功进行过对比。根据实际数据所得,同强度下常规球铁V型缺口常温冲击功9.5J较高硅球铁6J高出约3.5J,-20℃冲击功常规球铁5J高出约1J,-40℃冲击功常规球铁3.5J高出约0.5J。为此得出高硅球铁在常温至低温-40℃条件下冲击功不如常规球铁。冲击特性主要是评价材料吸收大冲击功的能力以及零件是否有足够抵抗冲击的能力,尤其对后续轨道交通零件的选择应予以重视。当产品发生断裂失效也不应只从冲击能力去分析,其与使用的温度、加载力的速度和大小、零件的结构(尤其对局部的应力集中)都有密切的关系。

      根据资料介绍高硅球铁循环疲劳强度比常规球铁要高10%左右,当发生疲劳裂纹时高硅球铁初始裂纹出现得晚一些,裂纹传播速度也慢一些。

(铸造车间 李智)






2017年05月21日

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