蠕墨铸铁显微结构中的石墨形成了三维的蠕虫状粒子.这种结构在扫描电子显微镜(SEM)下看起来象珊瑚。其石墨形态再加上圆形边缘不规则表面,使石墨与基体间具有很大的结合力限止了裂纹生成与发展,故其抗拉强度可比普通铸铁高75%,硬度高45% ,在高温条件下其耐疲劳强度比铝高5倍。由于蠕墨铸铁的优异的综合性能,为需承受高机械与热负荷的复余零件提供了应用场所,目前它已在柴油发动机和气缸盖等多方面用得越来越广,因为它可以承受更高的燃烧压力。当气缸中压力增大,燃烧过程就变得更洁净,二氧化碳、微粒,氧化氮等废气、污染物质的排放就大大降低,其环保愈义很大。
蠕墨铸铁至今尚未与普通铸铁、球墨铸铁一样被标准化,因此切削加工时,由于蠕墨化状况,部分石墨球化率、珠光体量的不同,被切削性能可能差异很大,加工它时.一般最重要延选择切削速度,通常大致选普通铸铁与球墨铸铁之间而更接近于球墨铸铁适用推荐伏,大致可选比普通铸铁低10%,比球墨铸铁高5%,约20m/min较适当(原文如此。切削技术网站编辑认为是120m/min较适当)。加工时进给量与切深(背吃力量)对刀具寿命不是那么大,但蠕墨铸铁多作薄壁零件,切削时往往仅切削铸件表层.表层多为硬的变质相,粗加工宜尽量切得探些。此时切削速度则宜适当降低。在实际加工时,尚需注意某些情况蠕墨铸铁的拉伸强度、硬度、02%屈服强度可能比球墨铸铁还高,被切削性比球墨铸铁还差的情况也有。
石墨形态 | 特征 |
蠕虫状石墨 | 1、未侵蚀试样,在光学显微镜下的二维形态,大部分表现为彼此孤立,两侧不甚平整,端部圆钝的石墨。 2、试样深腐蚀后,在扫描电子显微镜下观察,其三维形态如下: 在共晶团内蠕虫状石墨分枝生长而又联系在一起 光学显微镜下观察到的部分圆形石墨与蠕虫状石墨联系在一起,是蠕虫状石墨的部分分枝,蠕虫状石墨分枝的端部圆钝,通常呈螺旋声厂特征。 蠕虫状石墨分枝的两侧面呈层叠状特征。
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卷曲状石墨 | 1、石墨呈卷曲形,端部尖锐,有时呈枝晶间分布,属片状石墨, 2、三维形态:石墨呈卷曲形,端部尖锐,共晶团内石墨之间互相联系,分枝频繁。 |
珊瑚状石墨 | 1、石墨细小,端部平钝,有时呈枝晶间分布。 2、三维形态:共晶团内石墨之间互相联系,分枝频繁,呈棒状特征,端部平钝。 |
谈到蠕墨铸铁的优点,还要从其微观结构说起。道森介绍,在稳定凝固时铸铁中的碳会以石墨形式析出并存在于基体中,蠕墨铸铁是一种铁碳合金,是金相组织中石墨形状主要为蠕虫状的铸铁。与灰铸铁相比,蠕墨铸铁的抗拉强度为其1.8倍,弹性模量为1.4倍,疲劳强度为1.9倍,伸长率更是达到了灰铸铁的15倍。
蠕墨铸铁可使发动机最薄壁厚仅为3毫米,从而使发动机外形尺寸高和宽减少5%、长度减少可至20%,重量减轻10%~20%。即使与轻质化的铝材料相比,由于使用蠕墨铸铁后尺寸减小,仍可使发动机重量降低3公斤。在重量和尺寸减少的同时,蠕墨铸铁还可使发动机增加比性能10%~20%,NVH降低0.5~1.5分贝,缸径变形减少20%~30%,从而降低排放、油耗和摩擦损失,达到降低成本和能耗的目的。