奥氏体球墨铸铁的力学性能表现与温度相关的研究

（一） 常温力学性能

奥氏体球墨铸铁的常温力学性能见表13-2。采取特殊的热处理可得到均布的碳化物，因而得到很高的抗拉强度，同样，加钼也能使抗拉强度改善。屈服强度在一定程度上取决于含铬量。通过加钼和适当的热处理由于使碳化物细小，也可使屈服强度得到改善。

表13-2　国际标准ISO2892 （1973） 中奥氏体球墨铸铁的力学性能

奥氏体球墨铸铁具有与灰铸铁几乎相同的弹性模量。这是由于奥氏体基体与珠光体或铁素体基体不同，它对弹性模量起的作用较小；而对于珠光体或铁素体基体的球墨铸铁来说，其弹性模量远比普通灰铸铁要高。

因含有铬、钼、硅量的不同，奥氏体球墨铸铁的伸长率也有不同程度的变化。S Ni 22、S NiMn234和S Ni35三个牌号的奥氏体球墨铸铁具有很高的伸长率，铸态可达20%～40%。它们同时还具有很高的冲击韧度。其中，S NiMn234牌号在奥氏体球墨铸铁材料中具有最高的伸长率和冲击韧度。S NiCr202、S NiCr203、S NiCr303和S NiCr353牌号奥氏体球墨铸铁中含有2%～3%铬，所以铸态的伸长率为5%～20%，通过热处理，使碳化物细小均布，则可把伸长率的数值提高5%～10%。

（二） 高温力学性能

奥氏体球墨铸铁的高温性能引起人们越来越大的兴趣。由于奥氏体球墨铸铁中含有很多的合金元素，所以，它的组织稳定性、抗氧化性和抗长大性均比普通铸铁要好。奥氏体球墨铸铁在400～550℃长期保温时，会发生组织变化。但是，当含镍量超过30%时，即使在550℃以上的高温，也只有细小的二次碳化物的沉淀析出。

对于含硅较多的奥氏体球墨铸铁来说，在400～650℃的范围，由于组织转变而生成非常细小的珠光体，它在回火时就会形成球状碳化物。在550～800℃范围里，所有的各种成分的奥氏体球墨铸铁都会形成球状碳化物，这种碳化物在高温保持时都会变粗。（Fe-Ni）3Si型的富硅相是在含硅较多的奥氏体球墨铸铁中大约在650℃的高温形成的。图13 3、图13-4和图13-5分别是含镍20%、含铬2%的奥氏体球墨铸铁高温的力学性能。

图13-6和图13-7分别是S Ni22和S NiMn234高温瞬时的性能。图13-8是美国于1972年研制成功的特种耐热奥氏体球墨铸铁高温力学性能，商业牌号为IN 854，含有36%Ni、5．5%Si和2%Cr。

图13-3　含镍20%、含铬2%奥氏体球墨铸铁在高温时的伸长率和断面收缩率变化

图13-4　含镍20%、含铬2%的奥氏体球墨铸铁在高温时的抗拉强度和屈服强度

图13-5　含镍20%、含铬2%的奥氏体球墨铸铁断裂性能与温度的关系(www.xing528.com)

图13-6　含镍22%奥氏体球墨铸铁抗拉性能与温度的关系

图13-7　含镍23%、含锰4%的奥氏体球墨铸铁的抗拉性能与温度的关系

图13-8　含36%Ni、5.5%Si和2%Cr的奥氏体球墨铸铁的高温力学性能

大量研究表明，对于S NiSiCr2042牌号的奥氏体球墨铸铁来说，在350～800℃长期保持后，性能有明显变化。表13-3是在350～800℃保温32周后、在铸态时的冲击韧度的变化；表13-4则是在350～650℃保温32周后的力学性能的变化。

表13-3　S-NiSiCr2042奥氏体球墨铸铁在铸态和在350～800℃保温32周后的冲击韧度

表13-4　几种奥氏体球墨铸铁在350～650℃保温32周后的力学性能

图13-9是S NiCr202、S NiCr303和S NiCr363等奥氏体球墨铸铁（含钼和不含钼）与镍铬奥氏体铸钢的持久强度的对比。图13-10是奥氏体球墨铸铁和奥氏体镍铬铸钢在蠕变率为104%时应力与温度的关系。

图13-9　S-NiCr202、S-NiCr303和S-NiCr353奥氏体球墨铸铁（含钼和不含钼）与铬镍奥氏体铸钢（19/9CrNi）的持久强度

图13-10　奥氏体球墨铸铁（S-NiCr202、S-NiCr353、S-NiCr303）和奥氏体镍铬奥氏体铸钢（19/9CrNi）在蠕变率10-4%时应力与温度的关系