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摘要：根据不同合金元素对球墨铸铁磨球组织和性能的影响，将硅和锰的合理搭配，在Si/Mn为1.6-1.8时达最大值，且都在1000MPa以上，之后随Si/Mn比的增加而下降。冲击值都在13.7J/cm2以上。硬度值随Si/Mn比变化同样出现一峰值，Si/Mn在1.2-1.5时，硬度值为50HRC以上，在Si/Mn大于1.5时，随Si/Mn的增大而降低。
关键词：硅锰比 球墨铸铁磨球
1.前言
正确分析合金元素对球墨铸铁磨球组织和性能的影响，对我们确定化学成分合理匹配，优化各项性能最佳值及决策磨球最合理生产方案都具非常重要的现实意义，现将各元素的作用分别介绍如下，供磨球研究同行参考。
2.各元素的影响
2.1.锰的影响：图1中曲线1为随锰含量变化，铸态试样硬度的变化规律。随着锰量的增多，首先表现为硬度的提高，这是由于锰使铁素体和珠光体的含量减少，而贝氏体量增加所致。当锰量继续增加时，奥氏体和马氏体逐渐增加，由于奥氏体的增加硬度有所下降。但当锰进一步提高时，形成部分碳化物，使硬度又有所回升，出现第二个峰。锰量再提高，对奥氏体的稳定性起主要作用，锰大部分溶于奥氏体中，小部分形成碳化物。这样，奥氏体的含量增多，硬度值也随之下降。当适当控制化学成分时，以抑制由于锰高而形成的碳化物。如当硅含量为3.1%时，硬度值则表现出图2中曲线2所示规律，此时没有第二峰的出现。这是由于硅含量较高，抑制了碳化物的形成。实验结果表明，随锰含量的增加，奥氏体含量不断增加。锰虽然有形成碳化物的可能性，但却不能在奥氏体中达到饱和。也就是说，随着锰含量的提高，锰在奥氏体中的溶解量也是增加的，即锰在形成碳化物的同时，还使奥氏体量不断增加。
2.2.硅的影响：硅对锰的碳化物的形成有较好的抑制作用。在硅含量为2.8%时，锰在2.0%时即出现了碳化物；当硅含量为3.1%时，锰在3.0%时才有极少量碳化物出现；当硅提高到3.4%时，锰在3.5%以上才有部分碳化物析出。硅对碳化物的抑制作用可以归结为：在贝氏体型铁素体析出时，使其周围的奥氏体富碳，增加了奥氏体的稳定性，又减少了碳与锰形成化合物，从而使锰减少了形成碳化物的趋势，使锰大都溶于奥氏体和铁素体中。但硅含量过高，特别是在磷高的条件下，使固溶的磷量降低，导致磷共晶数量增多，从而降低材质的韧度。在所实验成分范围内，当硅低于3.1%时，硅的增加使奥氏体的含量增加，但当硅高于3.1%随硅的增加，奥氏体含量降低。因此，在能抑制锰形成碳化物的情况下，硅应尽可能低些。
2.3.合金元素硼的作用：硼在基体中组织中的作用是提高淬透性，微量的硼（0.0007%）就可以使基体的淬透性有明显的提高。但是硼量增加到0.001%以上，淬透性就不再提高了。因此，硼只能微量地加入，在考虑烧损的情况下，硼的加入量控制在0.01-0.02%的范围内。这一微量的硼对淬透性的作用大约相当于0.3%的铬或0.2%的钼。可见，采用硼提高磨球的淬透性是十分经济的。
对于硼提高淬透性可以解释为：以原子状态溶解于奥氏体中的硼，具有优先分布在晶界上的倾向，它降低了晶界的能量并抑制铁素体及上贝氏体在晶界上成核，因此，奥氏体的分解速度减慢，从而提高了淬透性。因为硼主要是改变晶界的特性，因此对已形成的铁素体晶粒的长大速率没有影响。根据铁—硼状态图[1]。硼在基体中的溶解度是十分有限的，于910℃硼在奥氏体中的最大溶解度为0.0021%而在铁素体中为0.0018%。过量的硼将在钢中以Fe2B的形态存在，它不能提高淬透性并强烈地影响材质的韧性。因此只有固溶状态的硼才能提高淬透性。
2.4.力学性能分析。图2为3.0%Si时锰对力学性能的影响。抗拉强度随锰含量的增加，先增大而后下降，特别在锰大于2.5%以后，下降幅度较大，当锰含量在1.5%-2.5%区间时，强度值最大（1000MPa以上）。冲击韧度随锰增加而呈下降趋势；在锰为2.0%-3.0%时，变化较平缓，或略有提高。硬度值也是在锰为2.0%-3.0%时取得最大值。
硅对力学性能的影响表现为：硅由3.0%增至3.3%时，对抗拉强度、硬度变化规律的影响不大，但冲击值变化趋势改变，在含锰量为1.5%-2.0%之间出现一峰值，并且在锰为1.5%-2.5%时，冲击值都在14.7J/cm2以上，硬度在50HRC左右。当硅为3.6%时，抗拉强度相对增加，并且随锰含量的增加变化强烈，强度降低很快，冲击韧度则都在很低的水平，变化趋势平缓。
抗拉强度随Si/Mn比的增加而增大，在Si/Mn为1.6-1.8时达最大值，且都在1000MPa以上，之后随Si/Mn比的增加而下降。冲击值都在13.7J/cm2以上。硬度值随Si/Mn比变化同样出现一峰值，Si/Mn在1.2-1.5时，硬度值为50HRC以上，在Si/Mn大于1.5时，随Si/Mn的增大而降低。
参考文献
[1] 金属学及热处理.科学出版社.1981 ·P
[2] 新型耐磨球墨铸铁的研究.机械工程学报 .魏秉庆 V01·27·No.6
关键词：硅锰比 球墨铸铁磨球
1.前言
正确分析合金元素对球墨铸铁磨球组织和性能的影响，对我们确定化学成分合理匹配，优化各项性能最佳值及决策磨球最合理生产方案都具非常重要的现实意义，现将各元素的作用分别介绍如下，供磨球研究同行参考。
2.各元素的影响
2.1.锰的影响：图1中曲线1为随锰含量变化，铸态试样硬度的变化规律。随着锰量的增多，首先表现为硬度的提高，这是由于锰使铁素体和珠光体的含量减少，而贝氏体量增加所致。当锰量继续增加时，奥氏体和马氏体逐渐增加，由于奥氏体的增加硬度有所下降。但当锰进一步提高时，形成部分碳化物，使硬度又有所回升，出现第二个峰。锰量再提高，对奥氏体的稳定性起主要作用，锰大部分溶于奥氏体中，小部分形成碳化物。这样，奥氏体的含量增多，硬度值也随之下降。当适当控制化学成分时，以抑制由于锰高而形成的碳化物。如当硅含量为3.1%时，硬度值则表现出图2中曲线2所示规律，此时没有第二峰的出现。这是由于硅含量较高，抑制了碳化物的形成。实验结果表明，随锰含量的增加，奥氏体含量不断增加。锰虽然有形成碳化物的可能性，但却不能在奥氏体中达到饱和。也就是说，随着锰含量的提高，锰在奥氏体中的溶解量也是增加的，即锰在形成碳化物的同时，还使奥氏体量不断增加。
2.2.硅的影响：硅对锰的碳化物的形成有较好的抑制作用。在硅含量为2.8%时，锰在2.0%时即出现了碳化物；当硅含量为3.1%时，锰在3.0%时才有极少量碳化物出现；当硅提高到3.4%时，锰在3.5%以上才有部分碳化物析出。硅对碳化物的抑制作用可以归结为：在贝氏体型铁素体析出时，使其周围的奥氏体富碳，增加了奥氏体的稳定性，又减少了碳与锰形成化合物，从而使锰减少了形成碳化物的趋势，使锰大都溶于奥氏体和铁素体中。但硅含量过高，特别是在磷高的条件下，使固溶的磷量降低，导致磷共晶数量增多，从而降低材质的韧度。在所实验成分范围内，当硅低于3.1%时，硅的增加使奥氏体的含量增加，但当硅高于3.1%随硅的增加，奥氏体含量降低。因此，在能抑制锰形成碳化物的情况下，硅应尽可能低些。
2.3.合金元素硼的作用：硼在基体中组织中的作用是提高淬透性，微量的硼（0.0007%）就可以使基体的淬透性有明显的提高。但是硼量增加到0.001%以上，淬透性就不再提高了。因此，硼只能微量地加入，在考虑烧损的情况下，硼的加入量控制在0.01-0.02%的范围内。这一微量的硼对淬透性的作用大约相当于0.3%的铬或0.2%的钼。可见，采用硼提高磨球的淬透性是十分经济的。
对于硼提高淬透性可以解释为：以原子状态溶解于奥氏体中的硼，具有优先分布在晶界上的倾向，它降低了晶界的能量并抑制铁素体及上贝氏体在晶界上成核，因此，奥氏体的分解速度减慢，从而提高了淬透性。因为硼主要是改变晶界的特性，因此对已形成的铁素体晶粒的长大速率没有影响。根据铁—硼状态图[1]。硼在基体中的溶解度是十分有限的，于910℃硼在奥氏体中的最大溶解度为0.0021%而在铁素体中为0.0018%。过量的硼将在钢中以Fe2B的形态存在，它不能提高淬透性并强烈地影响材质的韧性。因此只有固溶状态的硼才能提高淬透性。
2.4.力学性能分析。图2为3.0%Si时锰对力学性能的影响。抗拉强度随锰含量的增加，先增大而后下降，特别在锰大于2.5%以后，下降幅度较大，当锰含量在1.5%-2.5%区间时，强度值最大（1000MPa以上）。冲击韧度随锰增加而呈下降趋势；在锰为2.0%-3.0%时，变化较平缓，或略有提高。硬度值也是在锰为2.0%-3.0%时取得最大值。
硅对力学性能的影响表现为：硅由3.0%增至3.3%时，对抗拉强度、硬度变化规律的影响不大，但冲击值变化趋势改变，在含锰量为1.5%-2.0%之间出现一峰值，并且在锰为1.5%-2.5%时，冲击值都在14.7J/cm2以上，硬度在50HRC左右。当硅为3.6%时，抗拉强度相对增加，并且随锰含量的增加变化强烈，强度降低很快，冲击韧度则都在很低的水平，变化趋势平缓。
抗拉强度随Si/Mn比的增加而增大，在Si/Mn为1.6-1.8时达最大值，且都在1000MPa以上，之后随Si/Mn比的增加而下降。冲击值都在13.7J/cm2以上。硬度值随Si/Mn比变化同样出现一峰值，Si/Mn在1.2-1.5时，硬度值为50HRC以上，在Si/Mn大于1.5时，随Si/Mn的增大而降低。
参考文献
[1] 金属学及热处理.科学出版社.1981 ·P
[2] 新型耐磨球墨铸铁的研究.机械工程学报 .魏秉庆 V01·27·No.6