1、第4 0卷第1期河 北 工 业 科 技V o l.4 0,N o.12 0 2 3年1月H e b e i J o u r n a l o f I n d u s t r i a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g yJ a n.2 0 2 3 文章编号:1 0 0 8-1 5 3 4(2 0 2 3)0 1-0 0 6 7-0 8硅固溶强化铁素体基球墨铸铁性能研究进展耿国锋1,2,3,未永斌3,4(1.河北科技大学材料科学与工程学院,河北石家庄 0 5 0 0 1 8;2.河北省材料近净成形技术重点实验室,河北石家庄 0 5 0 0 1 8;3.高
2、强高塑性超长服役球墨铸铁管工程研究中心(筹),河北邯郸 0 5 6 1 0 7;4.新兴河北工程技术有限公司,河北邯郸 0 5 6 1 0 7)摘 要:介绍了硅固溶强化铁素体基球墨铸铁(或高硅球铁)的发展历程,对比分析了高硅球铁与传统球铁的拉伸性能、冲击性能、断裂韧性、疲劳强度、热导率、热循环体积变化、机械加工性能。分析表明:虽然通过控制残余镁含量、快冷等措施已经可使高硅球铁综合拉伸性能高于标准中的指标,但是常温和高温脆性的机理仍有待进一步研究;高硅球铁在疲劳强度、动态断裂韧性、热循环体积变化、机械加工性能方面要优于传统球铁。基于此,对高硅球铁发展前景进行了展望:1)高硅球铁在常温和高温脆性机
3、理方面的研究是今后的研究重点,脆性机理研究的深入与进步将进一步提升高硅球铁的综合力学性能;2)高硅球铁与传统球铁相比有更高的的屈强比、动态断裂韧性和疲劳强度,未来会更多地应用在有轻量化需求的铸件上;3)综合考虑全生命周期成本,高硅球铁在绿色化发展趋势中更具优势。关键词:黑色金属及其合金;球墨铸铁;高硅球铁;S i固溶强化;性能中图分类号:T G 2 5 5 文献标识码:A D O I:1 0.7 5 3 5/h b g y k j.2 0 2 3 y x 0 1 0 0 9收稿日期:2 0 2 2-1 0-1 3;修回日期:2 0 2 2-1 2-0 5;责任编辑:王海云基金项目:国家自然科学
4、基金(5 1 6 0 2 3 1 6)第一作者简介:耿国锋(1 9 8 6),男,河北邯郸人,讲师,博士,主要从事铸造材料和工艺方面的研究。通信作者:未永斌工程师。E-m a i l:5 8 3 8 5 3 4 5 6q q.c o m耿国锋,未永斌.硅固溶强化铁素体基球墨铸铁性能研究进展J.河北工业科技,2 0 2 3,4 0(1):6 7-7 4.G E N G G u o f e n g,WE I Y o n g b i n.R e s e a r c h d e v e l o p m e n t i n p r o p e r t y o f S i s o l u t i o n
5、s t r e n g t h e n e d f e r r i t i c d u c t i l e i r o n J.H e b e i J o u r n a l o f I n d u s t r i a l S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,2 0 2 3,4 0(1):6 7-7 4.R e s e a r c h d e v e l o p m e n t i n p r o p e r t y o f S i s o l u t i o n s t r e n g t h e n e d f e r r i t i c d u
6、 c t i l e i r o n G E NG G u o f e n g1,2,3,WE I Y o n g b i n3,4(1.S c h o o l o f M a t e r i a l S c i e n c e a n d E n g i n e e r i n g,H e b e i U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y,S h i j i a z h u a n g,H e b e i 0 5 0 0 1 8,C h i n a;2.H e b e i K e y L a b o r
7、 a t o r y o f M a t e r i a l N e a r-n e t F o r m i n g T e c h n o l o g y,S h i j i a z h u a n g,H e b e i 0 5 0 0 1 8,C h i n a;3.H i g h S t r e n g t h a n d H i g h P l a s t i c i t y L o n g S e r v i c e D u c t i l e I r o n P i p e E n g i n e e r i n g R e s e a r c h C e n t e r(P r
8、 e p a r a t i o n),H a n d a n,H e b e i 0 5 6 1 0 7,C h i n a;4.X i n x i n g H e b e i E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y C o m p a n y L i m i t e d,H a n d a n,H e b e i 0 5 6 1 0 7,C h i n a)A b s t r a c t:T h e d e v e l o p m e n t o f S i s o l u t i o n s t r e n g t h e n e d f e
9、r r i t i c d u c t i l e i r o n(o r h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n)w a s r e v i e w e d i n t h i s p a p e r.T h e t e n s i l e p r o p e r t y,i m p a c t p r o p e r t y,f r a c t u r e t o u g h n e s s,f a t i g u e s t r e n g t h,t h e r m a l c o n d u c t i v i t y,v o l u
10、m e s t a b i l i t y u n d e r t h e r m a l c y c l e a n d m a c h i n i n g p r o p e r t y o f b o t h h i g h s i l i c o n i r o n a n d c o n v e n t i o n a l d u c t i l e i r o n w e r e a n a l y z e d.I t r e v e a l s t h a t t h e b r i t t l e n e s s m e c h a n i s m a t r o o m t
11、e m p e r a t u r e a n d h i g h t e m p e r a t u r e s t i l l n e e d f u r t h e r r e s e a r c h a l t h o u g h b e t t e r t e n s i l e p r o p e r t y 河 北 工 业 科 技第4 0卷c a n b e o b t a i n e d b y c o n t r o l l i n g t h e r e s i d u a l M g c o n t e n t a n d h i g h e r c o o l i n
12、g r a t e.T h e h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n i s s u p e r i o r t o t h e c o n v e n t i o n a l d u c t i l e i r o n i n t e r m s o f f a t i g u e p r o p e r t y,d y n a m i c f r a c t u r e t o u g h n e s s,v o l u m e s t a b i l i t y u n d e r t h e r m a l c y c l e a n
13、d m a c h i n i n g p r o p e r t y.B a s e d o n t h i s,t h e d e v e l o p m e n t p r o s p e c t o f h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n c a n b e c o n c l u d e d a s:1)T h e s t u d y o f b r i t t l e n e s s m e c h a n i s m o f h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n a t r o
14、o m t e m p e r a t u r e a n d h i g h t e m p e r a t u r e w i l l s t i l l b e t h e f o c u s o f f u r t h e r r e s e a r c h,a n d t h e d e e p e n i n g a n d p r o g r e s s o f t h e b r i t t l e n e s s m e c h a n i s m r e s s e a a r c h w i l l f u r t h e r i m p r o v e t h e c
15、o m p r e h e n s i v e m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s o f h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n;2)C o m p a r e d w i t h t r a d i t i o n a l d u c t i l e i r o n,h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n h a s h i g h e r f l e x i o n r a t i o,d y n a m i c f r a c t u r e t
16、o u g h n e s s a n d f a t i g u e s t r e n g t h,a n d w i l l b e m o r e u s e d i n t h e f u t u r e f o r l i g h t w e i g h t c a s t i n g.3)C o n s i d e r i n g t h e w h o l e l i f e c y c l e c o s t,t h e h i g h s i l i c o n d u c t i l e i r o n h a s m o r e a d v a n t a g e s i n t h e g r e e n d e v e l o p m e n t t r e n d.K e y w o r d s:f e r r o u s m e t a l a n d i t s a l l o y;d u c t i l e i r o n;h i g h s i l i c o n i r o n;S i s o l i d s o l u t i o n s t
