【摘要】：借助金相顯微鏡、X射線衍射儀、掃描電鏡和能譜儀等,本文研究了V531、V571材質(zhì)氣門座圈和Yc1.8、1528材質(zhì)氣門導(dǎo)管的熱疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展機(jī)理,分析了硫化膜的成分、組織結(jié)構(gòu)和硫化腐蝕過程的機(jī)理,測量了相應(yīng)失效氣門座圈和氣門導(dǎo)管的物理和力學(xué)性能,對失效產(chǎn)生原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明：V531的裂紋萌生和擴(kuò)展速率大于V571的裂紋萌生和擴(kuò)展速率,1528的裂紋萌生和擴(kuò)展速率大于Yc1.8的裂紋萌生和擴(kuò)展速率。溫度降低,裂紋的萌生和擴(kuò)展速率均降低。主裂紋主要在邊緣孔隙和凹陷處開始萌生,在孔隙間進(jìn)行擴(kuò)展。裂紋在珠光體中的擴(kuò)展路徑取決于拉伸應(yīng)力與珠光體片層之間的位向關(guān)系；在硬質(zhì)相內(nèi),裂紋的擴(kuò)展路徑近似直線。MoS2中的S與Fe反應(yīng)生成FeS, FeS分布于基體中,促進(jìn)裂紋的萌生和擴(kuò)展。氧化腐蝕與熱疲勞裂紋擴(kuò)展相互促進(jìn)。四種材質(zhì)樣品的硫化膜中均含有CuFe2S3、FeS、CuS、CuFeS2等硫化物,而V571的硫化膜中還存在NiS和CoS2。在硫化腐蝕開始階段,Fe、Cu、Ni離子迅速遷移,與S離子反應(yīng)生成硫化物,隨著硫化腐蝕的不斷進(jìn)行,Cr的硫化物對Fe、Cu、Ni、Co離子的遷移的產(chǎn)生阻礙但作用有限,硫化腐蝕程度不斷加深。V571的耐腐蝕性優(yōu)于V531的耐腐蝕性,Yc1.8的耐腐蝕性優(yōu)于1528的耐腐蝕性,同種材質(zhì)氣門座圈或氣門導(dǎo)管在HNO3溶液中的耐腐蝕性優(yōu)于在H2SO4溶液中的耐腐蝕性。硬質(zhì)顆粒的聚集將導(dǎo)致硬度分布不均�？紫堵蔬^高是造成硬度過低和切削困難的主要原因,銅殘留于工件表面將導(dǎo)致工件之間相互粘結(jié)。碳含量過低將導(dǎo)致嚴(yán)重磨損失效,而碳含量過高則會使得壓潰強(qiáng)度過低。銅片重量會對滲銅效果產(chǎn)生直接影響,而原料粉末碳含量過低、粉末搬運(yùn)過程中的揚(yáng)起和露點(diǎn)溫度、保護(hù)氣氛流量等產(chǎn)品生產(chǎn)工藝參數(shù)均可能導(dǎo)致產(chǎn)品的碳含量過低。本文最后針對各失效形式和原因提出了相應(yīng)的改善措施。
[Abstract]:By means of metallographic microscope, X-ray diffractometer, scanning electron microscope and energy spectrometer, the thermal fatigue crack initiation and propagation mechanism of valve seat ring and Yc1.8,1528 valve tube made of V531 and V571 were studied, and the composition of vulcanization film was analyzed. The physical and mechanical properties of the corresponding failure valve seat ring and valve tube were measured and the causes of failure were analyzed. The results show that the crack initiation and propagation rate of V531 is higher than that of V571, and the crack initiation and propagation rate of 1528 is higher than that of Yc1.8. The rate of crack initiation and propagation decreased with the decrease of temperature. The main crack mainly begins to germinate at the edge pore and the depression, and propagates between the pores. The propagation path of crack in pearlite depends on the potential relationship between tensile stress and pearlite lamellar. In the hard phase, the propagation path of the crack is approximately straight line. The S in MoS2 reacts with Fe to form a FeS, FeS distribution in the matrix, which promotes the initiation and propagation of the crack. Oxidation corrosion and thermal fatigue crack growth promote each other. The sulfides such as CuFe2S3,FeS,CuS,CuFeS2 were found in the vulcanization films of four kinds of materials, while NiS and CoS2. also existed in the vulcanization films of V571. At the beginning of sulphide corrosion, Fe,Cu,Ni ions migrate rapidly and react with S ions to form sulfides. With the continuous sulphide corrosion, Cr sulphide hinders the migration of Fe,Cu,Ni,Co ions, but its effect is limited. The corrosion resistance of V571 is better than that of V531, and the corrosion resistance of Yc1.8 is better than that of 1528. The corrosion resistance of valve seat ring or valve tube of the same material in HNO3 solution is better than that in H2SO4 solution. The accumulation of hard particles will lead to uneven distribution of hardness. High porosity is the main cause of low hardness and difficult cutting. Copper residues on the surface of the workpiece will lead to mutual bonding between the workpieces. Too low carbon content will lead to serious wear failure, and too high carbon content will lead to too low crushing strength. The weight of copper sheet has a direct effect on the effect of copper infiltration, while the carbon content of raw material powder is too low, the raising and dew point temperature during powder handling, the flow rate of protective atmosphere, and so on, may lead to the low carbon content of the product. At the end of this paper, the corresponding improvement measures are put forward for each failure form and reason.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TK413

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