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作為鋼的替代品,1949年人類開發(fā)了球墨鑄鐵。鑄鋼含碳量少于0.3%,而鑄鐵和球墨鑄鐵含炭量量則至少為3%。鑄鋼中的低含碳量使得作為游離石墨存在的碳不會形成結(jié)構(gòu)薄片。鑄鐵內(nèi)的碳天然形式是游離石墨薄片形式。在球墨鑄鐵內(nèi),這種石墨薄片通過特殊的處理方法變化成微小的球體。這種改進后的球體使得使得球墨鑄鐵比鑄鐵和鋼相比具有更加優(yōu)異的物理性能。正是這種碳的球狀微觀結(jié)構(gòu),使得球墨鑄鐵具有更加良好的展延性和抗沖擊性,而鑄鐵內(nèi)部的薄片形式導致鑄鐵沒有展延性。通過鐵素體基體可獲得的展延性,因此,所有美國尼伯科球墨鑄鐵的壓力負載部件都經(jīng)過鐵素體化退火周期的工藝處理。球墨鑄鐵內(nèi)部的球狀結(jié)構(gòu)也能夠鑄鐵內(nèi)部的薄片石墨容易產(chǎn)生的裂縫現(xiàn)象。在球墨鑄鐵的微觀照片中,可以看見裂縫游行到石墨球后終止。在球墨鑄鐵行業(yè)內(nèi),這些石墨球稱為“裂縫終結(jié)者”,因為它們具有阻止斷裂的能力。
有時,球墨鑄鐵被稱為“兩個世界里的”金屬,意思是球墨鑄鐵具有鑄鋼的強度,也有鑄鐵優(yōu)異的抗腐蝕性。
球墨鑄鐵與鑄鐵(灰鑄鐵)的比較與鑄鐵相比,球墨鑄鐵在強度方面具有的優(yōu)勢。球墨鑄鐵的抗拉強度是60k,而鑄鐵的抗拉強度只有31k。球墨鑄鐵的屈服強度是40k,而鑄鐵并沒有顯示出屈服強度,并且終出現(xiàn)斷裂。球墨鑄鐵的強度-成本比遠遠優(yōu)于鑄鐵。(請參閱83頁有關(guān)機械性能的比較)。球墨鑄鐵在耐腐蝕性方面與鑄鐵相同。
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隨著我們的科技發(fā)展加快,我們對我們的歷史慢慢的忘掉,可是球墨鑄鐵的歷史大家多少,球墨鑄鐵是20世紀五十年代發(fā)展起來的一種高強度鑄鐵材料,其綜合性能接近于鋼,正是基于其優(yōu)異的性能,已成功地用于鑄造一些受力復雜,強度、韌性、耐磨性要求較高的零件。接下來我們一起了解下關(guān)于球墨鑄鐵的歷史有哪些。
國內(nèi):在河南鞏縣鐵生溝西漢中、晚期的冶鐵遺址中出土的鐵?,而現(xiàn)代的球墨鑄鐵則是遲至1947年才在國外研制成功的。我國古代的鑄鐵,在一個相當長的時期里含硅量都偏低,也就是說,在約2000年前的西漢時期,中國鐵器中的球狀石墨,就已由低硅的生鐵鑄件經(jīng)柔化退火的方法得到。這是中國古代鑄鐵技球墨鑄鐵技術(shù)的重大成就,也是世界冶金史上的奇跡。
1981年,中國球鐵專家采用現(xiàn)代科學手段,對出土的513件古漢魏鐵器進行研究,通過大量的數(shù)據(jù)斷定漢代中國就出現(xiàn)了球狀石墨鑄鐵。有關(guān)論文在第18屆世界科技史大會上宣讀,轟動了國際鑄造界和科技史界。國際冶金史專家于1987年對此進行驗證后認為:古代中國已經(jīng)摸索到了用鑄鐵柔化術(shù)制造球墨鑄鐵的規(guī)律,這對世界冶金史作重新分期劃代具有重要意義。
國外法國的雷奧姆爾(Reaumur)于1722年i制成了自心可鍛鑄鐵。后來、美國的塞斯·包伊登(Seth·Boyden)于1826年發(fā)明了黑心可鍛鑄鐵。
到了二十世紀二十年代。由于對鑄鐵中碳、硅等主要成分及加入其他合金元素的影響、熔化方法、孕育效果等方面的研究并有了進展,出現(xiàn)了所謂高級鑄鐵。因此,材質(zhì)有了相當可觀的改善,并在一定程度上擴大了應(yīng)用范圍。但是,由于存在著韌性低這樣的根本缺點,未能迅速擴大其應(yīng)用范圍。
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