二、物理性能
表13-5列举了奥氏体球墨铸铁的物理性能。值得注意的是,热膨胀系数、导热系数、各种磁性等,强裂地与Ni、Cr、Mn含量有关。由于奥氏体具有不寻常的物理性能,因而在许多特殊的领域得到应用。
表13-5 奥氏体球墨铸铁的物理性能
(一) 热膨胀系数
图13-11 含镍量对球墨铸铁热膨胀系数的影响
图13-12 不同含镍量的奥氏体球墨铸铁平均热膨胀系数与温度的关系
镍铸铁的热膨胀系数在很大程度上与含镍量有关(见图13-11)。图13-12则是不同含镍量的热膨胀系数与温度的关系。由于成分不同,热膨胀系数可在很大的范围内波动(从5×10-6~18.7×10-6℃-1的范围)。图13-13示出从室温到给定温度下、奥氏体球墨铸铁的平均热膨胀系数。图13-14则是S NiMn234在低温时的热膨胀系数。
图13-13 从室温至给定温度各种奥氏体球墨铸铁的平均热膨胀系数
图13-14 S-NiMn234奥氏体球墨铸铁热膨胀系数随温度降低而减小
S NiCr202和S NiCr203牌号的奥氏体球墨铸铁的热膨胀系数为18.7×10-6/K。它们用于活塞环、铝活塞的活塞盖等。
如果把奥氏体球墨铸铁与普通碳素钢、灰铸铁、镍合金、镍—铜合金或12%~14%铬不锈钢相结合,则热膨胀系数可达9.9×10-6~13.5×10-6℃-1。为此,推荐使用S NiCr301或S NiCr303。例如,使用S NiCr303制作压缩机的汽缸套。热油泵、阀体导向套,以及与含12%~14%铬不锈钢相连接的零件;或热蒸汽控制阀、S NiCr303则可用于汽轮机的配汽阀上。
S Ni35和S NiCr353奥氏体球墨铸铁具有特别低的热膨胀系数。因此,它们用于精密机床、科学仪器、玻璃模具、塑料压型及燃汽轮机壳体等要求尺寸精度高和表面光洁的零件。
有些零件是在周期性地加热与冷却条件下工作的,在其他条件相同的情况下,如果选用的材质具有较小的热膨胀系数,则这种工件的耐腐蚀性能也会得到改善。这是因为当金属材料承受周期性的温度变化时,由于收缩—膨胀运动而使得因腐蚀过程而形成的保护薄膜破裂。由此,新的金属表面就遭受腐蚀。此时,若是采用具有膨胀系数很小的材料,就能使表面薄膜的覆盖情况得以改善,因而起到耐腐蚀的保护作用。
(二) 导热能力
奥氏体球墨铸铁的导热能力很低,其热导率一般为12.6W/ (m·K),也就是说,它只有普通灰铸铁导热系数的30%。
(三) 电磁性能
奥氏体球墨铸铁的比电阻值一般为1.0~1.1μΩ·m。
奥氏体球墨铸铁一般都是无磁性的。由于S NiMn137具有较小的透磁率,因此这种材料用于特殊的场合。由于往往对材料还有耐腐蚀的要求,因此,大多选用含锰低的无磁奥氏体球墨铸铁。通常,采用热处理,以便使铸件具有较低的透磁率。图13-15是S NiMn234奥氏体球墨铸铁的透磁率与磁场强度的关系。
奥氏体球墨铸铁铸件的制作条件对于磁学性能有显著影响。显然,不仅合金元素 (形成马氏体)的含量会影响铸件表皮的性能,而且还有 (具有铁磁性的)碳化物也会影响铸件表皮的性能(由于碳、锰的选择氧化而形成马氏体),结果使铸件透磁率恶化。