一、材料简介
QT400-15是一种铁素体型球墨铸铁，属于低合金高强度铸造材料，其中国国标牌号为QT400-15（GB/T 1348-2009），国际通用牌号为EN-GJS-400-15球墨铸铁 。该材料以碳元素为基础，通过球化处理使石墨呈球状分布，显著提升力学性能，兼具高强度、高韧性、良好铸造性和加工性，广泛应用于汽车、农机、能源设备及通用机械等领域。其核心特性包括抗拉强度≥400 MPa、延伸率≥15%，且在低温环境下仍保持较高的冲击韧性。
二、化学成分与冶金工艺
QT400-15的化学成分经过优化设计球墨铸铁 ，平衡了力学性能与铸造工艺性：
主元素：碳（C）3.6%-4.0%、硅（Si）2.1%-3.0%、锰（Mn）≤0.3%、磷（P）≤0.07%、硫（S）≤0.02%球墨铸铁 。
合金元素：镁（Mg）0.03%-0.06%、铼（Re）0.02%-0.04%（部分工艺添加），用于促进石墨球化球墨铸铁 。
冶金工艺：
熔炼与脱硫：采用中频炉或工频炉熔炼，原铁液需进行高温净化（1500±10℃）及脱硫处理（如纯碱脱硫），将硫含量降至0.02%以下以减少球化剂消耗球墨铸铁 。
球化与孕育：
球化剂：稀土镁合金（如RE3Mg8SiFe）或低稀土球化剂（如NODALLOY7RE），加入量1.3%-1.7%球墨铸铁 。
孕育剂：75SiFe-C联合碳化硅，分阶段加入以抑制孕育衰退，提升石墨球化率至90%以上球墨铸铁 。
铸造与后处理：通过两次出铁冲入法完成球化反应，浇注后需退火消除内应力球墨铸铁 。
三、物理与力学性能
基础物理参数
密度：6.9-7.2 g/cm³，轻量化优势显著球墨铸铁 。
热导率：35.2 W/(m·K)，适用于中等散热需求场景球墨铸铁 。
线膨胀系数：11.2×10⁻⁶/K，高温下尺寸稳定性良好球墨铸铁 。
核心力学性能
抗拉强度（Rm）：≥400 MPa（实测可达450 MPa）球墨铸铁 。
屈服强度（Rp0.2）：≥250 MPa球墨铸铁 。
延伸率（δ）：≥15%，最高可达18%球墨铸铁 。
硬度：130-180 HBW，可通过热处理调整至250 HBW以下球墨铸铁 。
冲击韧性：常温冲击吸收功≥150 J/cm²，-20℃下仍保持≥100 J/cm²球墨铸铁 。
高温性能：在300℃以下抗拉强度下降率≤10%，低周疲劳性能优异，适用于循环载荷工况球墨铸铁 。
四、热处理工艺与显微组织
QT400-15的性能可通过热处理进一步优化：
退火：
消除应力退火：600-650℃保温缓冷，降低硬度至200 HBW以下，提升加工性球墨铸铁 。
完全退火：900-950℃保温后炉冷，消除白口组织，提高塑性球墨铸铁 。
正火：850-900℃空冷，细化珠光体并均匀组织，抗拉强度提升至500 MPa球墨铸铁 。
淬火与回火：
淬火：860-900℃油淬，硬度可达40 HRC，用于高耐磨部件球墨铸铁 。
回火：550-600℃回火，平衡强度与韧性，降低脆性球墨铸铁 。
显微组织：基体为铁素体（≥85%）与少量珠光体（≤15%），石墨球直径20-60 μm，球化率≥90%，无渗碳体或磷共晶缺陷球墨铸铁 。
五、核心应用领域
汽车工业：
底盘与驱动桥壳体：承受高动态载荷与冲击，替代传统锻钢件降低成本球墨铸铁 。
发动机部件：如曲轴、凸轮轴，需高疲劳强度与耐磨性球墨铸铁 。
农机设备：
犁铧与收割机导架：耐受土壤磨粒磨损与周期性冲击球墨铸铁 。
差速器壳体：轻量化设计降低能耗球墨铸铁 。
能源与重工：
阀门与压缩机部件：耐高压与腐蚀性介质（如含硫油气）球墨铸铁 。
风力发电机轮毂：适应低温环境与交变应力球墨铸铁 。
通用机械：
铁路垫板与电动机机壳：高减震性与电磁屏蔽需求球墨铸铁 。
精密模具：通过表面氮化处理提升寿命至50万次以上球墨铸铁 。
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