鎳在球墨鑄鐵生產(chǎn)中作用和應(yīng)用

作者：admin 來源： 日期：2019/11/8 9:06:21

鎳在球墨鑄鐵生產(chǎn)中作用和應(yīng)用

鎳在球墨鑄鐵生產(chǎn)中作用和應(yīng)用

球墨鑄鐵管由非常多的元素組成，它每個(gè)元素都有它的作用，各個(gè)元素都相互協(xié)作，相互配合的，現(xiàn)在給大家解析一下鎳在球墨鑄鐵生產(chǎn)中作用和應(yīng)用。 
鎳與鐵液態(tài)無限互溶。固態(tài)下鎳也能溶解于阿爾法相和嘎瑪相中。鎳與碳一般不形成碳化物。下圖（2—9）民經(jīng)顯示了鎳質(zhì)量對(duì)穩(wěn)定系和亞穩(wěn)定系鑄鐵合金共晶轉(zhuǎn)變溫度的影響。說明它能促進(jìn)穩(wěn)定共晶轉(zhuǎn)變，降低鑄件產(chǎn)生白口傾向。鎳屬于石墨化元素。 

固態(tài)下，鎳擴(kuò)大奧氏體相區(qū)。這種變化很大程度上是奧氏體穩(wěn)定化結(jié)果。穩(wěn)定相在相變時(shí)總是會(huì)減緩相變進(jìn)程、使相變過冷度加、鑄件組織和性能發(fā)生變化。 
在凝固過程中，鎳呈負(fù)偏析，大部分溶于奧氏體晶粒內(nèi)。鎳原子強(qiáng)化固溶體結(jié)構(gòu)，使奧氏體組織趨于穩(wěn)定，提高共析過冷度，非常有效地促進(jìn)珠光體生成。球墨鑄鐵中鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5%時(shí)，質(zhì)量分?jǐn)?shù)每提1%，共析轉(zhuǎn)變溫度約下降30攝氏度，共析組織中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)約減少0.05%。奧氏體轉(zhuǎn)變溫度下降和共析含碳量減少都直接導(dǎo)致共析組織層片間距離減少和力學(xué)性能提高。圖2—9顯示鎳對(duì)鐵水含碳=3%、硅=2.3%、錳=0.2%、鎳=4%--8%、鉬=0.2%、鎂=0.05%等溫淬火球墨鑄鐵鑄態(tài)基體組織、拉伸強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率的影響（試棒直徑25mm）。 

共析轉(zhuǎn)變過冷度隨加鎳量增加而增大。提高過冷度為穩(wěn)定奧氏體創(chuàng)造了條件。奧氏體的穩(wěn)定性與鑄件壁厚（冷速）及其他元素（硅、錳）含量有關(guān)。當(dāng)球墨鑄鐵含鎳量達(dá)14%左右，嘎瑪相已經(jīng)非常穩(wěn)定，嘎瑪相轉(zhuǎn)變?yōu)榘柗ㄏ嗟臏囟纫呀?jīng)降低到室溫以下，即便較緩慢地冷卻，基體也能保留全部奧氏體組織，成為具有奧氏體基體的球墨鑄鐵件。這種類型的球墨鑄鐵耐腐蝕、耐高溫性能十分優(yōu)越，采用這種合金球墨鑄鐵能夠制成優(yōu)良的耐熱件和耐蝕件。 

在提高珠光體體積分?jǐn)?shù)方面，鎳與銅的作用相似，但是其能力優(yōu)于銅。抑制鐵素體生成所需的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也少于銅。鑄件加入1%鎳時(shí)，可在錳量降低到小于或等于0.3%條件下獲得超過70%珠光體的基體組織。厚度超過80mm的鎂球墨鑄鐵件中，同時(shí)加入1%---1.5%鎳與0.25%---0.35%鉬，鑄態(tài)基體將是珠光體+索氏體并含有少量鐵素體組織。力學(xué)性能達(dá)到QT600—3牌號(hào)要求。 

鎳抑制鐵素體生成，能比較有效地消除白口傾向。只需要加入少量鎳即可將鐵素體體積分?jǐn)?shù)降低（＜5%＝。但消除游離碳化物、降低白口傾向的作用比硅差。 

鎳延長(zhǎng)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的孕育時(shí)間，降低等溫轉(zhuǎn)變的臨界冷速。同時(shí)也降低珠光體轉(zhuǎn)變溫度。延長(zhǎng)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變?cè)杏龝r(shí)間相當(dāng)于有利于厚壁鑄件和復(fù)雜鑄件淬火硬化。這些作用都使鎳成為促進(jìn)珠光體生成以及穩(wěn)定珠光體組織的元素。 

除了穩(wěn)定珠光體作用外，加鎳還細(xì)化珠光體，抑制碳化物生成。鎳提高鑄件強(qiáng)度和室溫沖擊韌度。降低球墨鑄鐵韌-脆性轉(zhuǎn)變ijya.e利于提高低溫沖擊韌度。對(duì)于低溫應(yīng)用的鑄件來說這是一項(xiàng)重要作用。當(dāng)鐵水鎳=2%--3%時(shí)，鑄件即可在低溫環(huán)境應(yīng)用。 

鎳降低馬氏體點(diǎn)（MS），但這方面的作用弱于錳。含鎳球墨鑄鐵鈦態(tài)組織可能出現(xiàn)馬氏體體和針狀鐵素體組織。觀察直徑30mm含鎳球墨鑄鐵試棒鑄態(tài)組織可以看到，當(dāng)鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5%時(shí)，基體組織無所為鐵素體+珠光體（碳量超過2.5%時(shí)，石墨析出量增加）。鎳加碳的含量增加到一定程度，出現(xiàn)馬氏。如果再提高含鎳量，則出現(xiàn)奧氏體。可以根據(jù)這樣的結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整不同壁厚鑄件的化學(xué)成分，制取鑄態(tài)馬氏體球墨鑄鐵。 
鎳常與鉬一起加入。鎳與鉬復(fù)合應(yīng)用，可以獲得細(xì)密堅(jiān)韌的淬火組織，而且經(jīng)過等溫處理可以產(chǎn)生強(qiáng)韌性很高的等溫淬火基體。鎳與鉻也常復(fù)合應(yīng)用于球墨鑄鐵件，這種鑄件組織經(jīng)熱處理也可以充分強(qiáng)韌性化，滿足鑄件抗磨能力、高強(qiáng)度、高韌性要求。 

我國(guó)鎳資源并不雨十分豐富。生產(chǎn)一般珠光體球墨鑄鐵件時(shí)，也應(yīng)盡量利用與鎳有相似作用的銅來代替。