蠕墨铸铁性能、特点及应用范围

蠕墨铸铁性能特点及应用范围
蠕墨铸铁是指铸铁液经蠕化处理 ,使其石墨呈蠕虫状和少量球团状的铸铁,其石墨形状介于灰铁的片状石墨与球铁的球状石墨之间。如果蠕化处理过度蠕墨铸铁就变成球墨铸铁 ,而蠕化不足就变成灰铸铁。蠕墨铸铁的抗拉强度是灰铸铁300(HT300)的170%、热疲劳性能是灰铸铁300网页聊天(HT300)的3倍以上、耐磨性为国标准HT300的2.2倍以上、σb 可以轻易地超过300MPa,当摩擦温度超过500℃时,球墨铸铁会发生变型而导致机械性能急剧下降,但蠕墨铸铁超过500℃时,却不会发生变形,机械性能稳定、正常。因此,蠕墨铸铁是制做汽车/电动车制动鼓、制动盘、刹车片的优良材料。
蠕墨铸铁应用性能特点
在抗拉强度方面。蠕墨铸铁抗拉强度和屈服强度与可锻铸铁相似;蠕墨铸铁的抗拉强度可达500Mpa,远远高于高牌号灰铁的200--400Mpa;全部珠光体的蠕墨铸铁缸体的抗拉强度比珠光体灰铸铁高两倍以上,即使70%珠光体的蠕墨铸铁缸体的抗拉强度也比珠光体灰铸铁高,同时还有较大的塑性。
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在疲劳强度方面。由于蠕墨铸铁独特的石墨形态使其减少了裂纹的产生和扩展,因而其疲劳强度远远好于灰铸铁和球铁。
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在热疲劳性能方面。蠕墨铸铁是一种以力学性能和导热性能较好以及断面敏感性小为特征的新型工程结构材料。蠕墨铸铁兼有球墨铸铁和灰铸铁的性能,但在导热性能和热疲劳性能上又优于球墨铸铁和灰铸铁。蠕墨铸铁能将制动产生的热量及时传导出去,减小零件各处温度的差异和热膨胀差。蠕墨铸铁这种良好的热疲劳性能,能够有效抑制制动时制动鼓、制动盘、刹车片反复加热、冷却所带来的热疲劳损伤。蠕墨铸铁制造的制动鼓、制动盘、刹车片结构及材料有足够的高温机械强度,能够承受重型货车在刹车时产生的强烈的机械冲击,保障行驶安全。材料的高温机械强度越好,制动鼓、制动盘、刹车片越能减少热传导带来的热力梯度,减小材料在不同温度下热膨胀系数差异带来的应力。 
蠕墨铸铁材料是最适合单金属制动鼓、制动盘、刹车片的材料。在车辆连续制动下,制动鼓、制动盘、刹车片急剧升温,蠕墨铸铁摩擦系数优于灰铸铁和球墨铸铁,能够迅速将车辆制动产生的热量传导出去,其散热性能,即热疲劳性能是灰铸铁的3倍以上,更远远优于球墨铸铁。常温下,球墨铸铁的σb比蠕墨铸铁高,但是随着温度的升高,一方面,球墨铸铁的
变形会影响工件的正常使用;另一方面蠕墨铸铁的导热性优于球墨铸铁的优势凸显,在500℃以上,蠕墨铸铁的热疲劳性能远远好于球墨铸铁,制造汽车刹车毂(盘)、火车闸瓦和快速客车制动盘使用蠕墨铸铁,安全性强,可靠性高。在国外,不是蠕墨铸铁取代球墨铸铁,而火车闸瓦和快速客车制动盘和汽车制动零部件上基本不采用球墨铸铁材质。
在硬度方面。由于蠕墨铸铁采用了冶金技术,较好地改变了自身的基体结构,从而达到提高硬度等级的目的,70%珠光体的蠕墨铸铁与100%珠光体的灰铸铁的硬度相同,却比100%珠光体的灰铁具有更高的抗拉强度。
在耐磨性方面。蠕墨铸铁中的石墨表面粗糙,限制了石墨的脱离,使得石墨粒子在表面长期存在,因此其耐磨性比灰铸自动抄表水表300(HT300)煅烧石油焦高40%~70%,耐磨实验表明,蠕墨铸铁的耐磨性为国标准HT300的2.2倍以上,比火车制动部件采用的高磷铸铁高1倍,而与磷铜钛铸铁相近。蠕墨铸铁的这些耐磨性硬性指标,是球墨铸铁无法达到的。耐磨铸铁从石黑的形态出发,蠕黑铸铁是取代灰铸铁的最好材料。蠕墨铸铁的石黑形状与片状石黑相比,其长度较短而厚,端部较圆,且表面粗糙,较圆的端部能抑制裂纹的发生和扩展,粗糙的表面也能限制石墨的脱落,这种独特的石墨形状与灰铸铁相比,能大大地提高抗拉强度、疲劳强度、弹性模
量和耐磨性能。蠕墨铸铁与球墨铸铁、灰铸铁相比,有最低的磨损率、最高的摩擦系数和最小的摩擦系数衰减量,是制作汽车刹车毂(盘)、火车闸瓦和快速客车制动盘的理想优质材料。
在冲击性能方面。蠕铁的冲击韧度接近球铁。随着试验温度的降低,冲击韧度下降且存在一个从韧性断裂到脆性断裂的变化。但铁素体蠕铁的韧--脆转变温度在0~15℃之间与铁素体球铁相似 ,而珠光体蠕铁的韧--脆转变温度约在100℃以下,也具有与球铁的相似特性。在韧性断裂范围内,铁素体蠕铁的冲击值为6.8~7.5J/cm2,球铁冲击值 16.3~19 J/cm2,说明蠕铁有更好的冲击韧度 。
在机械加工性能方面。 蠕铁的加工性能明显优于球铁而与灰铁HT200近似。
加工性能与铸铁基体有关,如铁素体量多,进行车、刨、铣加工时有粘刀现象,加工表面留有刀痕且颜发 “乌”,刮研较困难,磨削时容易 “枷”砂轮。如蠕化剂加入量增大蠕铁中团 、球状石黑与珠光体量增多,加工性能相应改善。
蠕墨铸铁应用范围
蠕墨铸铁的材质性能介于球铁和灰铸铁之间,它既有球铁的强度、刚度及一定的韧性,更具有优于灰铁和球铁的耐磨性和抗热疲劳性能。正是由于蠕黑铸铁兼有这些优异的性能,因此,它具有独特的用途,在钢锭模、汽车发动机、排气管、制动零件、玻璃模具、柴油机缸盖等方面得到了广泛应用,并均取得了良好的效果。
蠕墨铸铁具有良好的综合性能、力学性能较高,在高温下有较高的强度,氧化生长较小、组织致密、热导率高以及断面敏感性小等特点,在钢锭模、汽车发动机、排气管、制动零件、玻璃模具、柴油机缸盖等方面,是取代一部分高牌号灰铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁的理想材料。
由于蠕墨铸铁最大的性能优势在于它具有非常优良的耐磨性能和热疲劳性能,其耐磨性能和热疲劳性能远远好于HT250和QT400及以上型号,西方发达国家在上个世纪80年代中后期已经将蠕墨铸铁应用于车辆制动系统,特别是在高速列车地盘型制动器上,制动盘显示出优异的热疲劳性能优势,取代了高磷灰铸铁140G钢摩擦配副组成的闸瓦/车轮踏面制动系统和高速列车半金属材料/普通灰铸铁摩擦配副组成的刹车片/制动盘系统。我国铁道车辆近几年已经在闸瓦/车轮踏面制动系统中使用蠕墨铸铁,国内外汽车(包括新能源汽车)已经开始大面积使用使用蠕墨铸铁刹车彀/刹车盘/刹车片。
由于蠕墨铸铁在抗拉强度、抗热疲劳、耐磨性能、抗冲击力等诸多方面的优异性能,不仅聚集了灰铸铁和球墨铸铁的性能优势,而且又在整体性能上优于灰铸铁和球墨铸铁,已经成为国内外制造交通工具制动鼓、制动盘、刹车片的首选材质。

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