將球墨鑄鐵在400℃以下等溫淬火所得到的產(chǎn)品,其組織由奧氏體、貝氏體和球狀石墨所構(gòu)成,國際上稱為高韌性鑄鐵或等溫淬火球墨鑄鐵,簡(jiǎn)稱“ADI”,我國命名為“奧-貝球鐵”。這種材料不但有良好的強(qiáng)度和韌性,而且有很好的抗磨性能。
奧-貝球鐵的組織特征是:一排排條狀B(貝氏體)-F(鐵素體)之間夾著高碳的A(奧氏體),類似于上貝氏體,或者是針狀、竹葉狀、草叢狀的B-F與高碳奧氏體犬牙交錯(cuò)般混雜在一起,類似于下貝氏體。夾雜在B-F之間的剩余奧氏體中,碳的富集可高達(dá)1.6%~2%,其Ms點(diǎn)可降至-80℃到-120℃,因此,具有很高的熱力學(xué)上的穩(wěn)定性,使球鐵等溫淬火后,在室溫下仍然保留這種B-F+富碳奧氏體的組織。通常奧-貝球鐵中奧氏體量達(dá)25%~50%(體積分?jǐn)?shù))。
在鋼中,下貝氏體以高的強(qiáng)韌性配合而備受贊譽(yù),而上貝氏體則因強(qiáng)度低、韌性差而聲名狼藉。但在奧-貝球鐵中,無論下貝氏體還是上貝氏體都有上佳的表現(xiàn)。這是因?yàn)樵趭W-貝球鐵內(nèi),無論是下貝氏體還是上貝氏體都是被溶入部分碳和硅所強(qiáng)化了的貝氏體鐵素體B-F片條束與富碳的過飽和奧氏體的整合組織,不存在脆性的滲碳體。球鐵基體中這種組織結(jié)構(gòu)是奧-貝球鐵具有優(yōu)異強(qiáng)韌性的關(guān)鍵。奧氏體具有很高塑性和韌性,能有效減緩裂紋的擴(kuò)張。這種高強(qiáng)度針狀B-F由于鑲嵌在富碳奧氏體中,使材料有了很好的強(qiáng)度、硬度和塑性、韌性的配合。此外,過飽和富碳奧氏體,在受到強(qiáng)力摩擦?xí)r,除了要產(chǎn)生加工硬化外,還將在摩擦表面薄層內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)變誘發(fā)馬氏體相變。伴隨著馬氏體的出現(xiàn),不但表層硬度大大提高,而且有約4%的體積膨脹,使摩擦表面形成壓應(yīng)力,從而提高工件的疲勞磨損、粘著磨損與磨料磨損抗力。
奧-貝球鐵達(dá)到的機(jī)械性能典型值:抗拉強(qiáng)度達(dá)1090~1270MPa,伸長(zhǎng)率為3.5%~4.3%,αk達(dá)42~92J/cm2,硬度達(dá)36~42HRC。用奧-貝球鐵制成水泥廠錘式破碎機(jī)錘頭,與高錳鋼錘頭進(jìn)行實(shí)際使用對(duì)比,當(dāng)高錳鋼錘磨損破壞時(shí),奧-貝球鐵錘頭依然完好如新。
奧-貝球鐵以其低成本、高性能的特點(diǎn)為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。在我國嚴(yán)重缺乏合金鋼的年代里,奧-貝球鐵解決了齒輪材料18CrMnTi鋼替代品和軸承鋼問題。我國第二汽車廠用不含合金的奧-貝球鐵制造汽車發(fā)動(dòng)機(jī)齒輪。國際上,美國將奧-貝球鐵用于制造海軍彈體,成本比鍛鋼降低50%以上。美國奧-貝球鐵年產(chǎn)量從1984年約4000噸至本世紀(jì)初急劇提高到60000噸以上。時(shí)過境遷,今日之中國已變成世界第一的產(chǎn)鋼大國,然而,奧-貝球鐵以鑄造取代煉鋼-軋鋼-鍛圧等諸多工序,能夠大大節(jié)約能源、資源和工時(shí),完全符合綠色生產(chǎn)和可持續(xù)發(fā)展這一時(shí)代主題,應(yīng)該繼續(xù)大力推廣發(fā)展。(一員)