鎳在球墨鑄鐵生產中作用和應用

作者：admin 來源： 日期：2019/11/8 9:06:21

鎳在球墨鑄鐵生產中作用和應用

鎳在球墨鑄鐵生產中作用和應用

球墨鑄鐵管由非常多的元素組成，它每個元素都有它的作用，各個元素都相互協(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中作用和應用。 
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)顯示了鎳質量對穩(wěn)定系和亞穩(wěn)定系鑄鐵合金共晶轉變溫度的影響。說明它能促進穩(wěn)定共晶轉變，降低鑄件產生白口傾向。鎳屬于石墨化元素。 

固態(tài)下，鎳擴大奧氏體相區(qū)。這種變化很大程度上是奧氏體穩(wěn)定化結果。穩(wěn)定相在相變時總是會減緩相變進程、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，鎳呈負偏析，大部分溶于奧氏體晶粒內。鎳原子強化固溶體結構，使奧氏體組織趨于穩(wěn)定，提高共析過冷度，非常有效地促進珠光體生成。球墨鑄鐵中鎳的質量分數(shù)低于5%時，質量分數(shù)每提1%，共析轉變溫度約下降30攝氏度，共析組織中碳的質量分數(shù)約減少0.05%。奧氏體轉變溫度下降和共析含碳量減少都直接導致共析組織層片間距離減少和力學性能提高。圖2—9顯示鎳對鐵水含碳=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、拉伸強度和伸長率的影響（試棒直徑25mm）。 

共析轉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。當球墨鑄鐵含鎳量達14%左右，嘎瑪相已經(jīng)非常穩(wěn)定，嘎瑪相轉變?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數(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量分數(shù)也少于銅。鑄件加入1%鎳時，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。力學性能達到QT600—3牌號要求。 

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數(shù)降低（＜5%＝。但消除游離碳化物、降低白口傾向的作用比硅差。 

鎳延長奧氏體等溫轉變的孕育時間，降低等溫轉變的臨界冷速。同時也降低珠光體轉變溫度。延長奧氏體等溫轉變孕育時間相當于有利于厚壁鑄件和復雜鑄件淬火硬化。這些作用都使鎳成為促進珠光體生成以及穩(wěn)定珠光體組織的元素。 

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

鎳降低馬氏體點（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，當鎳的質量分數(shù)低于5%時，基體組織無所為鐵素體+珠光體（碳量超過2.5%時，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)這樣的結果，適當調整不同壁厚鑄件的化學成分，制取鑄態(tài)馬氏體球墨鑄鐵。 
鎳常與鉬一起加入。鎳與鉬復合應用，可以獲得細密堅韌的淬火組織，而且經(jīng)過等溫處理可以產生強韌性很高的等溫淬火基體。鎳與鉻也常復合應用于球墨鑄鐵件，這種鑄件組織經(jīng)熱處理也可以充分強韌性化，滿足鑄件抗磨能力、高強度、高韌性要求。 

我國鎳資源并不雨十分豐富。生產一般珠光體球墨鑄鐵件時，也應盡量利用與鎳有相似作用的銅來代替。