高镍球铁

高镍球铁以其优良的耐热、耐疲劳和抗氧化性能在汽车排气歧管、涡轮增压器壳体等耐热部件得以广泛应用。随着汽车发动机技术的快速发展,对高镍球铁的耐热性能提出了更高的要求,而凝固过程是决定高镍球铁铸件内在成型质量及综合性能的重要因素,这就需要对其凝固过程有一个更深层次的了解和认识,从而实现对其凝固组织及合金性能的主动控制。作为制约金属凝固过程的本征物理参量,冷却速率对高镍球铁的凝固组织具有显著的影响。本文采用数值模拟方法理论计算了模数分别为0.375cm、0.6cm、0.75cm、1.5cm的高镍球铁圆柱形试棒的冷却速率,借助着色腐蚀方法清晰地显示了高镍球铁的凝固组织形貌,定量分析了凝固组织中的球状石墨、奥氏体枝晶和晶间碳化物的析出数量及形态参量等,并测试了合金的硬度、抗拉强度和冲击功等力学性能,建立了冷却速率与微观组织和力学性能之间的相关规律。研究结果表明:高镍球铁的凝固组织以形态发达的奥氏体树枝晶为特征,其间分布着球状石墨及少量碳化物。奥氏体枝晶大致分为两种类型-初生奥氏体枝晶和奥氏体晕圈枝晶。初生枝晶形态细而长,逆热流方向成簇生长,具有明显的方向性；晕圈枝晶是从先行析出石墨球晕圈上长出的树枝晶,形态较粗大,排列位向没有明显的方向性。共晶中后期析出的石墨球主要位于枝晶臂。少量碳化物主要分布于晶簇间隙的。