孕育处理对高碳灰铸铁导热及抗拉强度的影响

doi:10.13229/j.cnki.jdxbgxb.20230915

摘要/Abstract

摘要：

研究了不同孕育剂孕育处理对高碳灰铸铁导热及抗拉强度的影响。采用DRPL-2C导热系数测试仪测定试验灰铸铁常温条件下的导热系数，采用WAW-200拉伸试验机测试其抗拉强度，采用XJG-0.5光学显微镜、TESCAN钨灯丝扫描电镜进行组织观察，利用Image-pro plus（IPP）、Photoshop等软件进行石墨特征参数统计（每种孕育剂孕育处理的灰铸铁组织统计5~8张照片）。研究结果表明：不同孕育剂孕育处理对高碳灰铸铁的石墨组织特征（石墨尖端形貌、石墨长度、石墨数量及石墨占比）有不同程度的影响，从而影响高碳灰铸铁的导热性能；影响高碳灰铸铁导热性能的主要因素，除灰铸铁中石墨的含量外，石墨的长度以及石墨的数量也对高碳灰铸铁的导热性能及抗拉强度有重要影响；对比传统孕育剂，新型孕育剂能有效钝化石墨尖端，减小灰铸铁组织中石墨的尺寸、增加石墨的数量，协同提升灰铸铁的抗拉强度及导热性能，为今后高碳灰铸铁在高强高导热材料领域的应用提供一定的理论指导。

关键词: 金属材料, 高碳灰铸铁, 孕育处理, 导热性能

Abstract:

The effects of different inoculants on the thermal conductivity of high carbon gray cast iron were studied. DRPL-2C thermal conductivity tester was used to determine the thermal conductivity of gray cast iron at room temperature，WAW-200 tensile testing machine was used to test the tensile strength， XJG-0.5 optical microscope， TESCAN tungsten filament scanning electron microscopy were used for tissue observation， and graphite characteristic parameter statistics （5-8 photos of gray cast iron with different inoculant treatment gray cast iron ） were carried out by using Image-pro plus （IPP）， Photoshop and other software. The results showed that different inoculants had different degrees of influence on the graphite microstructure characteristics （graphite tip morphology， graphite length， graphite quantity and graphite proportion） of high carbon ash cast iron， thereby affecting the thermal conductivity of high carbon ash cast iron. In addition to the content of graphite in gray cast iron， the length of graphite and the amount of graphite also have an important impact on the thermal conductivity of high carbon gray cast iron. Compared with the traditional inoculant， the new inoculant can effectively passivate the tip of the graphite， reduce the size and increase the amount of graphite in the gray cast iron structure， and synergistically improve the tensile strength and thermal conductivity of the gray cast iron， which provides some theoretical guidance for the future application of high-carbon gray cast iron in the field of high-strength and high-thermal conductivity materials.

Key words: metallic materials, high carbon gray cast iron, inoculation, thermal conductivity

中图分类号:

TG143.5

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图/表 16

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参考文献 13

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试样编号	合金成分
试样编号	C	Si	Mn	Cu	Cr	Sn	S
1#（Si-Fe）	3.67	1.26	0.78	0.35	0.23	0.09	0.12
2#（Si-Fe）	3.79	1.31	0.79	0.35	0.22	0.09	0.12
3#（Ca-Si）	3.67	1.04	0.71	0.44	0.22	0.10	0.12
4#（Ba-Si）	3.76	1.19	0.73	0.45	0.22	0.10	0.13
5#（Sr-Si）	3.80	1.13	0.73	0.43	0.22	0.09	0.14

试样编号	石墨长度/μm	石墨数量/片	石墨面积占比/%	珠光体层片间距/nm
1#（Si-Fe）	46.98	749	10.28	648
2#（Si-Fe）	52.98	691	11.54	607
3#（Ca-Si）	64.60	512	8.57	370
4#（Ba-Si）	57.90	742	9.29	418
5#（Sr-Si）	40.66	1 131	10.29	396

试样编号	共晶团直径/μm	共晶团数量/ （pcs·cm^-2）	共晶团级数
1#（Si-Fe）	447.22	637	3-4级
2#（Si-Fe）	622.76	328	5-6级
3#（Ca-Si）	369.55	933	2-3级
4#（Ba-Si）	590.12	366	5-6级
5#（Sr-Si）	619.31	332	5-6级

微观组织	导热系数/［W·（m·K）^-1］
片状石墨（沿基面）	293~419
片状石墨（沿C轴方向）	84
珠光体	50
铁素体	71~80
渗碳体	7

试样	C	Si	Mn	Cu	Cr	Sn	S	Mo
新型	3.77	1.06	0.71	0.37	0.30	0.10	0.05	0.17
Si-Fe	3.75	1.08	0.70	0.38	0.30	0.10	0.05	0.17