鎳與鐵液態(tài)無限互溶。固態(tài)下鎳也能溶解于阿爾法相和嘎瑪相中。鎳與碳一般不形成碳化物。鎳質(zhì)量對穩(wěn)定系和亞穩(wěn)定系鑄鐵合金共晶轉(zhuǎn)變溫度的影響。說明它能促進(jìn)穩(wěn)定共晶轉(zhuǎn)變，降低鑄件產(chǎn)生白口傾向。鎳屬于石墨化元素。
共析轉(zhuǎn)變過冷度隨加鎳量增加而增大。提高過冷度為穩(wěn)定奧氏體創(chuàng)造了條件。奧氏體的穩(wěn)定性與鑄件壁厚(冷速)及其他元素(硅、錳)含量有關(guān)。當(dāng)球墨鑄鐵含鎳量達(dá)14%左右，嘎瑪相已經(jīng)非常穩(wěn)定，嘎瑪相轉(zhuǎn)變?yōu)榘柗ㄏ嗟臏囟纫呀?jīng)降低到室溫以下，即便較緩慢地冷卻，基體也能保留全部奧氏體組織，成為具有奧氏體基體的球墨鑄鐵件。這種類型的球墨鑄鐵耐腐蝕、耐高溫性能十分優(yōu)越，采用這種合金球墨鑄鐵能夠制成優(yōu)良的耐熱件和耐蝕件。
在提高珠光體體積分?jǐn)?shù)方面，鎳與銅的作用相似，但是其能力優(yōu)于銅。抑制鐵素體生成所需的質(zhì)量分?jǐn)?shù)也少于銅。鑄件加入1%鎳時，可在錳量降低到小于或等于0.3%條件下獲得超過70%珠光體的基體組織。厚度超過80mm的鎂球墨鑄鐵件中，同時加入1%---1.5%鎳與0.25%---0.35%鉬，鑄態(tài)基體將是珠光體+索氏體并含有少量鐵素體組織。力學(xué)性能達(dá)到QT600—3牌號要求。
鎳抑制鐵素體生成，能比較有效地消除白口傾向。只需要加入少量鎳即可將鐵素體體積分?jǐn)?shù)降低(<5%=。但消除游離碳化物、降低白口傾向的作用比硅差。
鎳延長奧氏體等溫轉(zhuǎn)變的孕育時間，降低等溫轉(zhuǎn)變的臨界冷速。同時也降低珠光體轉(zhuǎn)變溫度。延長奧氏體等溫轉(zhuǎn)變孕育時間相當(dāng)于有利于厚壁鑄件和復(fù)雜鑄件淬火硬化。這些作用都使鎳成為促進(jìn)珠光體生成以及穩(wěn)定珠光體組織的元素。
除了穩(wěn)定珠光體作用外，加鎳還細(xì)化珠光體，抑制碳化物生成。鎳提高鑄件強(qiáng)度和室溫沖擊韌度。降低球墨鑄鐵韌-脆性轉(zhuǎn)變ijya.e利于提高低溫沖擊韌度。對于低溫應(yīng)用的鑄件來說這是一項(xiàng)重要作用。當(dāng)鐵水鎳=2%--3%時，鑄件即可在低溫環(huán)境應(yīng)用。
鎳降低馬氏體點(diǎn)(MS)，但這方面的作用弱于錳。含鎳球墨鑄鐵管 target=_blank>球墨鑄鐵管鈦態(tài)組織可能出現(xiàn)馬氏體體和針狀鐵素體組織。觀察直徑30mm含鎳球墨鑄鐵試棒鑄態(tài)組織可以看到，當(dāng)鎳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于5%時，基體組織無所為鐵素體+珠光體(碳量超過2.5%時，石墨析出量增加)。鎳加碳的含量增加到一定程度，出現(xiàn)馬氏。如果再提高含鎳量，則出現(xiàn)奧氏體。可以根據(jù)這樣的結(jié)果，適當(dāng)調(diào)整不同壁厚鑄件的化學(xué)成分，制取鑄態(tài)馬氏體球墨鑄鐵。
鎳常與鉬一起加入。鎳與鉬復(fù)合應(yīng)用，可以獲得細(xì)密堅(jiān)韌的淬火組織，而且經(jīng)過等溫處理可以產(chǎn)生強(qiáng)韌性很高的等溫淬火基體。鎳與鉻也常復(fù)合應(yīng)用于球墨鑄鐵件，這種鑄件組織經(jīng)熱處理也可以充分強(qiáng)韌性化，滿足鑄件抗磨能力、高強(qiáng)度、高韌性要求。
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