在釩鈦體系中加入銅元素的鑄鐵方法叫銅釩鈦鑄鐵，銅釩鈦鑄鐵的用途用於內燃機活塞環，活塞環用耐磨鑄鐵。
基本介紹
- 中文名：銅釩鈦鑄鐵
- 外文名：Copper vanadium titanium cast iron
- 材料類別：活塞環用耐磨鑄鐵
- 用途：用於內燃機活塞環
- 補充：核心成分
- 特點：硬度大，耐磨性能好
釩鈦體系,分布,元素類型,原料的選取,存在形式,
釩鈦體系
釩鈦鑄鐵正逐步形成獨立的鑄鐵體系，已經形成釩鈦灰鑄鐵、釩鈦球墨鑄鐵、釩鈦可鍛鑄鐵和釩鈦耐磨鑄鐵等各種鑄造材質。釩鈦與碳氮具有較強的親和力，釩在鑄鐵中以僅鐵、析出相和塊狀化合物三種形式存在，塊狀化合物中的釩鈦占總量的50%以上，釩在α鐵中的固溶量高於鈦，釩鈦元素在鑄鐵中形成塊狀碳化物、氮化物、碳氮化物和碳氮硫化合物，屬於高熔點、高硬度和具有一定強度的化合物，形成互溶體結構。在凝固過程中，鑄鐵中的釩有相當部分以塊狀的碳化物、氮化物及碳氮化物狀態析出。凝固結束後，隨溫度降低，釩溶解度逐漸下降，促使在冷卻過程中不斷有含釩碳化物析出，這些含釩碳化物彌散分布在鑄鐵基體上。釩含量大於0.1%時就可以出現明顯的塊狀化合物。隨著釩含量的增加，塊狀物的大小及形狀發生改變。由骨頭棒形、三角形、四方形逐漸成Y形、不規則的多邊形和花樣形，數量增多，尺寸也隨之增大。冷卻速度主要影響塊狀物的尺寸，隨冷卻速度減小塊狀物尺寸增大，數量增多。
分布
釩在貝氏體組織中均勻分布，而在奧氏體中主要以碳化物形式存在。無鉬含釩貝氏體球墨鑄鐵中的釩碳化物主要均勻分布在貝氏體基體上，呈方形或腰果形；有鉬含釩貝氏體球墨鑄鐵中碳化物除了在貝氏體基體上彌散分布外，在殘留奧氏體內也有三角形、塊狀夾雜物或各種不規則形狀的碳化物成堆出現。
元素類型
攀枝花含釩生鐵除了含有碳、矽、錳、硫、磷外，還含有釩、鈦、鉻、鑽、鎳、銅、鎢等成分，是一種低磷釩鈦生鐵。可套用於鑄造形成釩鈦灰鑄鐵、釩鈦球磨鑄鐵、釩鈦耐磨鑄鐵、釩鈦耐熱鑄鐵、釩鈦可鍛鑄鐵等系列，鑄件具有耐熱、耐磨、力學性能好的特點。用釩鈦生鐵鑄造的銑床，其耐磨性比普通生鐵高1～2倍，鑄造的真空轉子、汽車缸套、活塞環和曲軸等，耐磨性比普通鑄鐵高20%~80%。攀鋼用釩鈦鐵鑄造的鋼錠模，每噸鋼消耗10.8kg，比其他鋼廠用灰鑄鐵、球墨鑄鐵和蠕墨鑄鐵等鑄造鋼錠模低4kg以上。用釩鈦生鐵製造的軋輥，經解剖觀察，從表面到中心硬度逐漸下降，萊氏體組織數量逐漸減少，石墨數量逐漸增加，壽命比其他鑄鐵軋輥高1倍，沒有出現過斷輥、剝落和掉肉等現象。
原料的選取
以富含釩鈦合金元素的釩鈦生鐵為原材料，經過特殊的蠕化和孕育工藝處理，生產新型蠕墨鑄鐵，具有優良的綜合性能，是汽車制動鼓的理想材料。獲得的釩鈦蠕墨鑄鐵，經過測試分析力學性能、金相組織、顯微組織、耐磨性能、導熱性能、壁厚敏感性以及蠕化衰退性，認為釩鈦蠕墨鑄鐵的抗拉強度在350MPa以上，布氏硬度為230~ 280HBW，伸長率在1.42%以上，力學性能明顯優於釩鈦灰鑄鐵；金相組織觀察發現，石墨形態均為蠕蟲狀和球狀混合，其中蠕蟲狀石墨均在60%以上；基體組織為珠光體、鐵素體、少量滲碳體和合金化合物，其中珠光體量在50%以上。
存在形式
釩鈦元素在蠕墨鑄鐵中主要以方塊狀、多邊形狀、三角形狀等釩鈦碳化物形態以及固溶於滲碳體的方式存在。由於釩鈦化合物的彌散強化、釩鈦滲碳體的固溶強化以及釩鈦元素細化晶粒和細化石墨的作用，使釩鈦蠕墨鑄鐵的強度和硬度得到提高。但當釩鈦元素以及As等元素以沉澱相存在於晶界或者富集於晶界時會降低釩鈦蠕墨鑄鐵的強度及塑性。釩鈦蠕墨鑄鐵的斷口裂紋源自石墨聚集區，斷口微觀形貌為少量淺韌窩和河流花樣共存，表現為韌一脆混合斷裂。採用雷射熱常數儀和往復摩擦磨損試驗機測試了釩鈦蠕墨鑄鐵、釩鈦灰鑄鐵的導熱性能和磨損性能。結果表明：釩鈦蠕墨鑄鐵具有較高的導熱係數，尤其是在高溫時仍能保持較高的導熱性能，高溫時的導熱係數甚至高於釩鈦灰鑄鐵。
