球墨鑄鐵的性能及套用

球墨鑄鐵是20世紀五十年代發展起來的一種高強度鑄鐵材料,其綜合性能接近於鋼,用於鑄造一些受力複雜、強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。所謂“以鐵代鋼”,主要指球墨鑄鐵。球墨鑄鐵是通過球化和孕育處理得到球狀石墨,有效地提高了鑄鐵的機械性能,特別是提高了塑性和韌性,從而得到比碳鋼還高的強度。

球鐵鑄件差不多已在所有主要工業部門中得到套用,這些部門要求高的強度、塑性、韌性、耐磨性、耐嚴重的熱和機械衝擊、耐高溫或低溫、耐腐蝕以及尺寸穩定性等。球墨鑄鐵有許多牌號,提供了機械性能和物理性能的一個很寬的範圍。

珠光體型球墨鑄鐵,具有中高等強度、中等韌性和塑性,綜合性能較高,耐磨性和減振性良好,鑄造工藝性能良好等特點。能通過各種熱處理改變其性能。主要用於各種動力機械曲軸、凸輪軸、連線軸、連桿、齒輪、離合器片、液壓缸體等零部件。

美國尼伯科是美國最大的額定壓力球墨鑄鐵閥門製造商。美國尼伯科多轉閥門非常適用於許多套用領域:烴類,化學製品,船舶,消防防火,紙漿和造紙等行業中可以安裝鑄鐵或鑄鋼閥門的地方。
作為鋼的替代品,1949年人類開發了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少於0.3%,而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3%。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會形成結構薄片。鑄鐵內的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內,這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成微小的球體。這種改進後的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結構,使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗衝擊性,而鑄鐵內部的薄片形式導致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得最佳的展延性,因此,所有美國尼伯科球墨鑄鐵的壓力負載部件都經過鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內部的球狀結構也能夠消除鑄鐵內部的薄片石墨容易產生的裂縫現象。在球墨鑄鐵的微觀照片中,可以看見裂縫遊行到石墨球後終止。在球墨鑄鐵行業內,這些石墨球稱為“裂縫終結者”,因為它們具有阻止斷裂的能力。
有時,球墨鑄鐵被稱為“兩個世界裡最好的”金屬,意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強度,也有鑄鐵優異的抗腐蝕性。
與鑄鐵(灰鑄鐵)的比較
與鑄鐵相比,球墨鑄鐵在強度方面具有絕對的優勢。球墨鑄鐵的抗拉強度是60k,而鑄鐵的抗拉強度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強度是40k,而鑄鐵並沒有顯示出屈服強度,並且最終出現斷裂。球墨鑄鐵的強度-成本比遠遠優於鑄鐵。球墨鑄鐵在耐腐蝕性方面與鑄鐵相同。
球墨鑄鐵與鑄鋼的比較
球墨鑄鐵的強度和鑄鋼的強度是可比的。球墨鑄鐵具有更高的屈服強度,其屈服強度最低為40k,而鑄鋼的屈服強度只有36k。在大部分市政套用領域,如:水、鹽水、蒸汽等,球墨鑄鐵的耐腐蝕性和抗氧化性都超過鑄鋼。由於球墨鑄鐵的球狀石墨微觀結構,在減弱振動能力方面,球墨鑄鐵優於鑄鋼,因此更加有利於降低應力。選擇球墨鑄鐵的一個重要的原因在於球墨鑄鐵比鑄鋼成本低。球墨鑄鐵的低成本使得這種材料更加受歡迎,鑄造效率更高,也較少了球墨鑄鐵的機加工成本。

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