在一定的冷卻速度和孕育條件下,碳當量增加可以提高球墨鑄鐵的石墨球數(shù),改善石墨形態(tài),使碳以碳化物形態(tài)存在的數(shù)量減少,以石墨形態(tài)存在的數(shù)量增加,可使球化處理后的鐵液過冷傾向減小。在鐵碳二元相圖中,共晶成分的含碳量為4.26%,通常將DN800~DN1000mm鑄管碳當量控制在4.2%~ 4.3%范圍,可提高鐵液的流動性,使球墨鑄鐵管組織致密。碳當量過高,石墨飄浮傾向增加,使石墨蛻化,且碳高可造成石墨球占的有效體積分數(shù)增加,降低球墨鑄鐵的綜合性能,球墨鑄鐵管的力學性能變差。
鑄管內壁鐵素體含量較多,左下角顯示有未來得及完全球化的石墨聚集;圖3b端面中心1較內壁相比,鐵素體含量減少,增加有珠光體與滲碳體的混合物即萊氏體存在;圖3c中心2由內向外滲碳體明顯增多;圖3d靠近端面外壁珠光體含量為18%,鐵素體減少,初生滲碳體,珠光體及萊氏體增多。
試樣的球化率達到了3級的國標要求,靠近內壁的球化率為6級,為管子內壁夾渣,雜質元素多造成;外壁球化效果較中心和內壁好;外壁組織中萊氏體化嚴重。
管壁的力學性能差異較大,內壁共晶滲碳體,珠光體的分解和轉變,使石墨球長大,組織體積膨脹,導致鑄管徑向尺寸變大,石墨化程度越高,石墨球越容易長大,從而體積膨脹越大,而滲碳體,珠光體的分解是需要一定的溫度和時間要求的,分析結果表現(xiàn)為外壁珠光體與滲碳體轉變不徹底,因而,因相變程度不同,體積變化不同,導致管子內外壁產(chǎn)生方向相反的內應力。不同組織的管子在高壓外力作用下,外壁硬而脆的萊氏體強度和韌性都較低,產(chǎn)生斷裂,在整個鑄管內壁受壓強相同的情況下,局部的管壁斷裂會使此處管壁變薄,應力集中,***后形成打爆管,這***是夾層管水壓試驗易打爆的主要原因。