低温铁素体球墨铸铁的生产与研究

球墨铸铁8)$%:;\"<\")*低温铁素体球墨铸铁的生产与研究丁建中，赵金权，丁（常州华德机械有限公司，江苏杰，尤其光常州$!%$%&）摘要：介绍了低温铁素体球铁的发展概况，阐述了生产'&(󰀣、并对低温铁素体球铁的力学'\"(󰀣低温球铁的生产要点，性能进行试验研究，研究表明：（!）温度降至'$(󰀣时，韧'脆性转变速度不变或变化很小，但温度降至'&(󰀣、'\"(󰀣、')(韧'脆性转变对应于温度的应变速率都会出现大幅度的提高；（$）󰀣时，*+,,\"(与技术标准最低要求的冲击功!$-之间并不存在直接的关系；（%）将'&(󰀣.,&(('!/+0、'\"(󰀣.,&(('!/+0低温铁素体球墨铸铁技术标准的冲击功定为!$能使低温球铁的冲击性能可靠地控制在韧性断裂区域；（&）试验表明，-，')(󰀣.,&(('!/+0也能稳定生产。关键词：球墨铸铁；低温；铁素体；冲击功中图分类号：,1$\"\"文献标识码：2文章编号：（󰀡󰀢!󰀩）󰀤󰀢󰀢󰀥󰀦󰀧󰀥󰀨󰀩󰀢$󰀦󰀢󰀢%$󰀦(\"󰀡󰀢󰀣：!(3%4)4#56786!((%:/%&\"6$(!󰀩6($6((&!\"#$%&'()*+*$,-.-+\"/0)*1)234-56-\"+'%\"-7-\"\"('-8)9%:;\"<\")*;<=1-7>9:?@A9B，CD+E-79:FG>9，;<=1-7H，IEJ.7:BG>9B（K@>9B?@AGDG>LHM>N@79HOPKA6Q0RL3，K@>9B?@AG$!%$%&，K@79>）=>.'\";/'：,@HLHSHTAUVH9R87RG>R7A9AWTAXRHVUHO>RGOHWHOO7RH9ALGT>O7OA9X>879ROALGNHL3,@HYHPUA79R8RAUOALGNH:&(󰀣>9L:\"(󰀣TAXRHVUHO>RGOH9ALGT>O7OA9XHOHLH8NO7ZHL>9L>979SH8R7B>R7A9A9R@HVHN@>97N>TUOAUHOR7H8AWTAXRHVUHO>RGOH（!）[@H9RHVUHO>RGOHLHNOH>8HLRA:$(󰀣，R@HRO>987R7A9WHOO7RH9ALGT>O7OA9X>8NA9LGNRHL3,@HOH8GTRAW79SH8R7B>R7A98@AXHL：O>RHWOAVRAGB@9H88RAZO7RRTH9H88X>8NA98R>9RAOSHOP8V>TT；@AXHSHOX@H9RHVUHO>RGOHLHNH>8HLRA:&(󰀣、:\"(󰀣、:)(󰀣，R@H（$）RO>987R7A9O>RHWOAVRAGB@9H88RAZO7RRTH9H88NAOOH8UA9L79BRAR@HRHVUHO>RGOHX>879NOH>8HL79T>OBH8N>TH3,@HOHX>AL7OHNR（%）OHT>R7A98@7UH\\78R79BZHRXHH9R@H*+,,\"(>9LR@HRHN@97N>T8R>9L>OL:OHFG7OHLV797VGV7VU>NRH9HOBPAW!$-32PUOH8NO7Z79B:\"(󰀣.,&((:!/+0BO>LH8TAX!$->8R@HOHFG7OHL7VU>NRH9HOBP79R@HRHN@97N>T8R>9L>OLAW:&(󰀣.,&((:!/+0，RHVUHO>RGOHWHOO7RH9ALGT>O7OA9，7R]8UA887ZTHRANA9ROATOHT7>ZTPR@H7VU>NRUOAUHORPAWTAXRHVUHO>RGOH9ALGT>O7OA979R@HRAGB@（&）WO>NRGO79BO>9BH6^\\UHO7VH9R8@AXHLR@>RHSH9:)(󰀣.,&((:!/+0BO>LHTAXRHVUHO>RGOH9ALGT>O7OA9NAGTLZHUOALGNHL8R>ZTP3?-@2)\"$.：9ALGT>ON>8R7OA9；TAXRHVUHO>RGOH；WHOO7RH；7VU>NRH9HOBP高速铁路、地铁、城轨等高速轨道交通的发展，推动着:&(󰀣、:\"(󰀣.,&((:!/+0低温球铁的研发、生产以及新标准的制定。$(!(年%月，:$(󰀣.,&((:!/+0低温铁素转向架轴体球墨铸铁（以下简称:$(󰀣低温球铁）箱通过国家铁道部、北车长客、德国西门子的审核，取得生产资质，实现国产化，用于K_D%高铁动车。由于高速铁路向高寒地带发展，$(!(年/月（如图!）。开始研制:&(󰀣低温球铁轴箱$(!!年%月通过铁道部、北车长客生产资质的审核，投入生产，用于K_D%/(高铁动车。运行在世界里程最最低温长、时速最高的哈大线上，历经$个冬季，运行安全。度达:%/󰀣，截止到$(!&年\"月%(日，共生产:$(󰀣低温球铁轴箱$)`&件，:&(󰀣低温球铁轴箱!)(\"/件。从$(!&年&月起，每月生产:&(󰀣低温球铁轴箱!)((余件。收稿日期：$(!&:!(:$\"修定日期：$(!\":(!:$`作者简介：丁建中（!4&&:），江苏常州人，高级工程师，主要从事球墨铸铁熔炼技术等方面的研究。󰀡󰀢现代铸铁󰀡󰀢!\"#$%&'()*+,+&-球墨铸铁球化处理反应时间N%󰀥处理温度!-*%󰀥!\"%%󰀦，浇注温度!I*%󰀥!-!%󰀦，球化处理后N'3?*%7，浇完，采用珍珠岩聚渣，扒渣I次。!\"$金相组织控制图$是,-%󰀦、（附铸试块）的,\"%󰀦低温球铁金相组织，表$是,-%󰀦、（附铸试,\"%󰀦低温球铁图!,-%󰀦低温球铁轴箱V3Q1!,-%󰀦<6=8:'>:5/5:?6@9673836?6;,-%󰀦，,\"%󰀦<6=8:'>:5/5:?6@9:5/5:?6@9组试󰀡󰀡样的力学性能，试验说明，%A'󰀣低温球铁的力学性能可以达到JK&''%!DLM的要求。为量化说明低温球铁韧%脆性转变与温度之间的应变速率，以冲击功下降值与温度下降值之比（暂且称为转变速度）来表述，>组试样不同温度下的冲击功与转变速度如表\"所示，绘制的冲击功随温度变化的曲线如图>所示。（9）石墨形态从图>可见，%&'󰀣、%\"'󰀣、%A'󰀣低温球铁随着温度下降，冲击功逐渐下降并接近!$N时，其韧%脆性转变速度都大幅上升。随着温度的下降，冲击断裂形态的变化是韧窝状逐渐减少，解理状逐渐增多，直至全解理状断裂，把韧窝状断面与解理状断面各\"'E时对应的温度称为韧%脆性临界—(LKK\"'。为探讨!$N与(LKK\"'之转变温度——间是否存在某些联系，进行第$次试验。（<）基体组织试样取自>'77标准附铸试块，化学成分（O）>+A>\"E，（F)）$+'D'E，（,:）'+'\"'E，为：󰀡󰀡󰀡（?）'+'$BE，（F）'+''AE，（,*残）'+'&>E，󰀡󰀡󰀡（HI残）'+''DE。试验从'󰀣开始每降!'󰀣为一󰀡个试验点，直至降至%!>'󰀣。每个试验点做一组图$%&'󰀣、%\"'󰀣低温球铁的金相组织!''󰀤()*+$,)-./01.2-12.3/4%&'󰀣，%\"'󰀣5/613783.912.3:/;259.)./:!''󰀤表>第!组和第$组试样的检验结果K9<+>K301.302510/44).019:;03-/:;*./28/40978530力学性能项目抗拉强度屈服强度#,?9#,?9=!第!组第$组=$=>平均=!=$=>平均>@A+\">@&+!>@B+'>@\"+@&'&+D&'$+!&'$+>&'>+!$\"'+'$\"'+'$\"\"+'$\"!+B$A\"+'$A'+'$A'+'$A!+B伸长率（E）$D+&$A+A$&+>$A+&$A+@$A+@$\"+D$A+\"'󰀣!A+'!\"+D!\"+A!\"+D!A+'!A+'!\"+A!\"+@%!'󰀣%%%!\"+A%%%!\"+A%$'󰀣!\"+D!\"+'!\"+&!\"+&!\"+'!\"+$!\"+&!\"+$冲击功#N%>'󰀣%%%!\"+'%%%!&+@%&'󰀣!&+&!&+&!&+&!&+&!&+&!&+&!&+A!&+\"%\"'󰀣!$+&!$+D!>+'!$+B!$+D!>+'!>+$!>+'%A'󰀣!'+&!'+D!'+D!'+B@+D!'+&!'+$!'+!K9<+&表&%A'󰀣低温球铁的力学性能,3-P9:)-958./83.1)30/4%A'󰀣5/613783.912.3:/;259.)./:冲击功#N伸长率（C）$&+B$&+@$&+D$&+D'󰀣!A+'!\"+&!&+D!\"+&%$'󰀣!\"+'!&+A!&+D!&+D%&'󰀣!&+'!&+D!&+'!&+>%\"'󰀣!&+'!>+A!>+D!>+D%A'󰀣!>+'!$+D!$+D!$+@力学性能项目=!=$=>平均抗拉强度#,?9>@\"+$>@!+!>@>+A>@>+>屈服强度#,?9$A'+'$\"\"+'$\"\"+'$\"A+B󰀡󰀢现代铸铁󰀡󰀢!\"#$󰀡󰀢󰀣󰀤󰀥󰀦󰀧󰀨󰀧󰀢󰀩球墨铸铁（9件）冲击性能试验，检测结果如图=和表?。由图=可见，韧>脆性转变的转折点温度为>@=(9󰀣，对应的冲击功为@(?\"D。每组冲击试验后，任选一个试样，使用断口扫描电镜对三个视场作分析，观察从:󰀣至>!9:󰀣冲击断裂形态的变化过程，并利用软件计算出解理断面占断裂截面面积比例，结果如表@、图\"。计%&'(\"试样编号冲击功#D对应的冲击功算得到AE%%\":的温度为>@$(=󰀣，为;(:D左右。根据试验数据，将图=与图\"汇综成图?。9结论（!）温度降至>$:󰀣时，韧>脆性转变速度不变或变化很小，但温度降至>=:󰀣、>\":󰀣、>?:󰀣时，表\"不同温度下的冲击功与转变速度)*+&,-./.012&/3-0&/45-56/0&-.7/3.03588.0./--.*+.0&-70.转变速度#󰀥!:>$D·󰀣>!:󰀣>!:󰀣>$:󰀣>9:󰀣>=:󰀣>\":󰀣>?:󰀣:󰀤>!:󰀣>!:󰀤>$:󰀣>$:󰀤>9:󰀣>9:󰀤>=:󰀣>=:󰀤>\":󰀣>\":󰀤>?:󰀣!\"(?!\"(?!\"(!!\"(=!\"($!=(;!\"(:!=(@=(9:$:>!=:>!$:>!::>;:>?:>=:>$:>?:>\":>=:>9:>$:>!::温度#󰀣温度#󰀣图99组试样在不同温度下的冲击功A51(9)*+&,-./.015.47/3.03588.0./--.*+.0&-70.68-B0..4&*+C.1067+4>\":󰀣F%=::>!;EG低温球铁在不同温度下的冲击功A51(=)*+&,-./.015.47/3.03588.0./--.*+.0&-70.68>\":󰀣F%=::>!;EG10&3.C6H-.*+.0&-70./637C&0506/B6745/1图=表?冲击试验结果%&'(?J.47C-45*+&,--.4-试验编号I!I$I9均值冲击功#D>!9:󰀣>!$:󰀣>!!:󰀣>!::󰀣><:󰀣$$>$9$(\"$$(\"99$(\"$(;9999(\"9(!@=?==(?@>;:󰀣\"??\"(?@>@:󰀣!:?(\"!:;(;9>?:󰀣!!(\"!!(\"!!!!(9>\":󰀣!$(\"!$!$!$(!@>=:󰀣!$!!(\"!9!$(!@>9:󰀣!$!9!9!$(?@>$:󰀣!9!$!=!9>!:󰀣!$!9!9(\"!$(;9:󰀣!9!=!$!9表@%&'(@试验区域I!I$I9均值>!9:󰀣>!$:󰀣>!!:󰀣>!::󰀣><:󰀣<;<9<;;:󰀣?:?:?$?:(@>@:󰀣=:=?\"?=@(9>?:󰀣$?=\"=!9@(9>\":󰀣=!$$$:$@(@>=:󰀣!9!!!9:󰀣>$:󰀣>!:󰀣!\"!9!!$2,?@4）󰀡󰀢现代铸铁󰀡󰀢!\"#$