低温球墨铸铁知识总结

一、什么是低温球墨铸铁低温球墨铸铁是一种适用于低温环境工作的球墨铸铁材料。在成分上，它依然是以铁、碳、硅为主要成分，并且含有球化剂（如镁、稀土元素）使石墨球化。同时，会严格控制磷、硫等杂质元素的含量，因为这些杂质会降低铸铁的韧性，在低温环境下这种负面影响更明显。其性能特点主要体现在韧性方面。在低温环境下，普通铸铁的韧性会大幅下降，而低温球墨铸铁通过合适的成分控制和处理工艺，能够在低温（例如-40℃或更低）时仍保持相对良好的韧性和抗冲击性能，这使得它可以用于制造在寒冷地区或低温工况下使用的机械零件、管道配件等。在制造工艺上，除了常规的球化处理和孕育处理外，可能还需要特殊的热处理，如低温退火，来进一步改善其低温性能。例如，经过适当的热处理后，低温球墨铸铁可以减少内部应力，使组织更加均匀，从而更好地应对低温环境下的外力作用。二、低温球墨铸铁应用于哪些领域低温球墨铸铁具有较好的低温韧性和一定的强度，主要应用于以下领域：1.轨道交通：例如铁路机车的抱轴轴承盖、转向架轴箱、齿轮箱等。这些部件在运行中可能会面临低温环境，对材料的低温性能有较高要求。2.风力发电：可用于制造风力发电机的轮毂、齿轮箱、台架、底座等。在高纬度、高寒或极端环境区域的风力发电机组，需要能在低温下可靠运行的部件。3.石油钻采：在一些寒冷地区的石油开采设备中，低温球墨铸铁可用于制造相关零件，以确保在低温工况下的正常使用和安全性。低温球墨铸铁的具体应用会根据其成分、性能以及实际工况的需求而有所不同。在实际应用中，需综合考虑材料的各项性能指标、制造成本以及使用环境等因素，以选择最合适的材料和制造工艺。三、低温球墨铸铁有哪些牌号1.QT350-22AL（-40）这一牌号的低温球墨铸铁抗拉强度至少为350MPa，伸长率不低于22%。括号中的“-40”表示该材料适用于−40℃的低温环境。其良好的韧性和强度使得它可以用于制造在寒冷气候下承受一定载荷的部件，如一些户外的机械传动装置外壳。2.QT400-18AL（-40）抗拉强度达到400MPa以上，伸长率大于等于18%，能在−40℃环境下保持较好的力学性能。这种牌号的低温球墨铸铁可以用于制造如低温环境下的管道配件等，能够承受一定的压力和冲击力。3.QT400-18AR（-50）其中“R”代表“韧性”，表明该材料重点强调韧性性能。它的抗拉强度为400MPa以上，伸长率不低于18%，适用于−50℃的低温工作环境。可用于一些对低温韧性要求更高的场合，比如在极寒地区的风力发电机的某些部件。四、低温球墨铸铁化学成分控制范围低温球墨铸铁的化学成分控制对于获得良好的低温韧性和其他力学性能非常重要。以下是一些常见元素的控制要点：碳（C）：碳是构成石墨组织的元素，可强化石墨并减小白口倾向，增加铁素体含量，改善韧性，也有利于改善铁水流动性。合适的碳含量为3.5%-3.9%，优选3.6%-3.8%，更优选3.65%-3.75%。碳含量过高会使组织中石墨球数、球径增加，导致冲击功下降；含碳量过低则会使材料的脆性转变温度升高，对低温冲击韧性不利。硅（Si）：硅是促进石墨化元素，能促进铁素体形成并阻碍珠光体生成。提高硅含量可增加强度，但会降低冲击韧度。硅对低温韧性有两面性，一方面能显著提高铁素体基体球墨铸铁的韧脆转变温度，降低硅含量可获得较好的低温冲击韧性；另一方面，硅含量减少会导致铁素体量减少，使材料的塑性和韧性降低。本专利技术中硅的含量限定为1.6%-2.2%，优选为1.7%-2.1%，更优选1.8%-2.0%。锰（Mn）：锰会提高球墨铸铁的韧脆转变温度，促进基体中碳化物和珠光体的形成，对冲击韧性特别是低温冲击韧性非常不利。因此，应尽量降低锰含量，限定锰含量小于等于0.18%，更优选0.15%以下、特别优选0.1%以下，出于原料条件和经济性考虑，可接受锰含量在0.01%以上。镁（Mg）：镁是球化元素，适量的镁对低温韧性有利。镁含量过高对韧性有不利影响，会使低温冲击功下降、夹渣和缩松倾向增大，影响力学性能；镁含量过低则球化效果不足。镁的量限定为0.03%-0.05%，优选0.035%-0.045%时，可以获得较好的球化率和低温韧性能。稀土（Re）：稀土起辅助球化作用，同时可脱硫去气、净化铁液、抗球化干扰元素的反球化作用。稀土含量过低则球化和抗球化干扰元素的作用效果不明显，过高则容易使组织产生珠光体倾向，并产生氧化物、硫化物夹杂等，严重降低各项力学性能。通常稀土的添加量在0.03%以下，而本专利技术在有意添加微量球化干扰元素铋（Bi）和硼（B）的基础上，略微提高了稀土的含量，其添加量为0.03%-0.06%，优选0.035%-0.055%，更优选0.04%-0.05%，以消除Bi和B干扰球化的危害。铋（Bi）：添加微量的铋有利于石墨的细化和均匀化，对铁素体基体影响不大，且能够显著改善石墨的形态并细化组织，从而提高球墨铸铁的低温韧性和室温强度。但铋是干扰球化的元素，过高则容易生成片状石墨且难以保证球化率，过低则细化和均匀化效果难以保证。其含量设定为0.001%-0.005%，优选0.002%-0.004%，更优选0.0025%-0.0035%。通过有意引入铋并略微提高稀土的添加量，可在消除铋干扰球化危害的同时确保其细化石墨和确保石墨均匀化的作用，有利于球墨铸铁获得优异的室温强度和低温韧性。硼（B）：微量的硼能够促进石墨化并细化石墨，同时是提高强度的有利元素。它对铁素体基体影响不大，且能显著改善石墨的形态并细化组织，使球墨铸铁兼顾室温强度和低温冲击韧性。硼也是干扰球化的元素，为消除其干扰球化的劣势，本专利技术略微提高了稀土的添加量，硼的含量设定为0.003%-0.008%，优选0.004%-0.007%，更优选0.0045%-0.0065%，以确保硼的有利作用并避免其对球化的干扰，有利于球墨铸铁获得优异的室温强度和低温韧性。此外，还需严格控制硫（S）和磷（P）的含量。硫会与球化元素化合形成硫化物，降低球墨铸铁的力学性能，一般要求硫的质量分数不超过0.02%，对于低温使用的球墨铸铁件，硫含量应更低，通常不超过0.01%。磷会降低材料的塑