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本文作为核乏燃料储运容器基础性研究,通过浇铸Si含量为1.8%与2.4%的两组400×400×400mm的厚大断面球铁,分析凝固特点,研究Si含量对高韧性球墨铸铁石墨形态和基体组织及力学性能的影响。从立方体试块冷却曲线发现,铸件中心部共晶凝固时间最长为270min,铸件顶角距各砂型面50mm处共晶凝固时间最短为1OOmin,说明该铸件整体凝固时间缓慢。共晶凝固时间的不同主要在于共晶平台时间的长短,铸件共晶平台出现在1 145℃左右,中心位置处于共晶平台时间长达180min,而铸件顶角距各砂型面50mm处几乎没有出现共晶平台。在中心剖面中轴线方向,距底部20mm(靠近边缘),随Si含量由1.8%增加到2.4%,试块的主要石墨形态由球状恶化成团状、团絮状。抗拉强度由350MPa增加到384MPa,延伸率由18%降低到7%,断面收缩率由17.5%降低到11%,常温冲击韧性由33J/cm2降低到28 J/cm2,-60℃的冲击韧性由12 J/cm2降低到3J/cm2。在中心剖面中轴线方向,距底部100mm,随Si含量由1.8%增加到2.4%,试块的主要石墨形态由球状、团絮状恶化成团状、蠕虫状、片状。抗拉强度由285MPa增加到311MPa,延伸率由4%降低到3.5%,断面收缩率由6%增加到7%,常温冲击韧性由23J/cm2降低到16 J/cm2,-60℃的冲击韧性由5 J/cm2降低到2 J/cm2。在几何中心,距底部200mm(最后凝固处),随Si含量由1.8%增加到2.4%,试块的石墨形态由团絮状、碎块状恶化成碎块状。抗拉强度由235MPa增加到279MPa。常温冲击韧性由14J/cm2降低到9 J/cm2,-60℃的冲击韧性由2 J/cm2降低到1 J/cm2。Si含量1.8%的铸件延伸率为1%,断面收缩率为2.5%,而Si含量2.4%的铸件以脆性方式断裂。Si元素的含量从1.8%提升到2.4%将促进碎块状石墨的形成,使石墨圆整程度下降,降低铸件的冲击韧性,提高铸件的韧脆转变温度,易使铸件脆性断裂。Si含量增加的同时也会增加铸件的硬度和抗拉强度。