本文關(guān)鍵詞：灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄造工藝優(yōu)化及其組織結(jié)構(gòu)與性能

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【摘要】：灰鑄鐵是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體常用材料。本文通過開展鑄鐵熔煉配料設(shè)計(jì)、鑄件組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能、鑄件生產(chǎn)主要類型缺陷的產(chǎn)生原因及其消除措施等研究,優(yōu)化灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件的生產(chǎn)工藝,改善結(jié)構(gòu),提高性能及產(chǎn)品質(zhì)量,降低廢品率,為開發(fā)薄壁、高強(qiáng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體關(guān)鍵零部件制造技術(shù)奠定基礎(chǔ)。采用顯微結(jié)構(gòu)分析與熱力學(xué)計(jì)算相結(jié)合,研究某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件(牌號(hào)HT250)中TiN顆粒形態(tài)、尺寸及分布特征,探討TiN顆粒形成與長大機(jī)理。因回爐料中TiN的遺傳性而形成的TiN顆粒尺寸最大,超過20gm：從鐵液中結(jié)晶的TiN顆粒尺寸為4-8μm；從過冷奧氏體中析出的TiN顆粒尺寸最小,約為1-2μm。隨著Ti含量增大,TiN顆粒數(shù)量增多,尺寸增大,雖對(duì)灰鑄鐵硬度影響相對(duì)較小,但明顯降低灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和切削加工性能。TiN結(jié)晶取決于鐵液中[%Ti]·[%N]溶度積,當(dāng)[Ti]在0.045%附近([%Ti]·[%N]=2.47×10-4)時(shí),鐵液過冷到1368℃即開始結(jié)晶TiN。由于TiN與MnS晶體結(jié)構(gòu)相同,點(diǎn)陣常數(shù)相近,過冷熔體中TiN多以MnS為基底非自發(fā)成核長大,截面形狀多為規(guī)則的四邊形。研究不同廢鋼添加量對(duì)灰鑄鐵顯微組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及斷裂過程的影響。隨著廢鋼添加量的增加,灰鑄鐵的硬度、強(qiáng)度增大,添加100%廢鋼的灰鑄鐵件力學(xué)性能最高,同時(shí)還具有較好鑄造性能和加工性能。這是因?yàn)樵摶诣T鐵件中的石墨片細(xì)小、彎曲,珠光體細(xì)化,為索氏體組織,MnS、TiN等非金屬夾雜物數(shù)量少,尺寸小,組織結(jié)構(gòu)顯著改善。石墨細(xì)化、彎曲導(dǎo)致灰鑄鐵中石墨尖端裂紋擴(kuò)展阻力增大；珠光體含量高、層片距細(xì)化改變了裂紋擴(kuò)展的類型,增大裂紋擴(kuò)展阻力。研究合作單位灰鑄鐵生產(chǎn)中常見缺陷的形成原因。白口傾向主要因鐵水長時(shí)間高溫靜置而產(chǎn)生,導(dǎo)致灰鑄鐵硬度明顯增大,加工性能惡化。氣孔缺陷主要由砂型中的水分及澆注時(shí)卷入氣體而形成的,形狀較為規(guī)整,內(nèi)壁常有氧化皮和少量的夾雜物,該缺陷常出現(xiàn)在鑄件關(guān)鍵部位,使得鑄件廢品率上升。渣眼(砂眼)缺陷是由鐵液中未除盡的浮渣和砂芯毛刺等形成,常出現(xiàn)在鑄件的上型面或缸筒的內(nèi)表面,形狀不規(guī)整,浮渣成分主要是SiO2和Mn02。針對(duì)上述主要缺陷的形成原因,從熔煉、澆注、凝固冷卻等多方面提出工藝改進(jìn)措施,鑄件缺陷量大大減小,廢品率大幅降低,穩(wěn)定了鑄件生產(chǎn)。
【關(guān)鍵詞】：發(fā)動(dòng)機(jī)缸體 灰鑄鐵 TiN 廢鋼 組織與性能 鑄造缺陷
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TK405;TG251
【目錄】：

• 致謝7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 緒論16-27
• 1.1 引言16-17
• 1.2 鑄鐵件17-24
• 1.2.1 灰鑄鐵18-20
• 1.2.2 高強(qiáng)度灰鑄鐵20-24
• 1.3 國內(nèi)外高強(qiáng)灰鑄鐵研究進(jìn)展24-25
• 1.4 本論文的研究內(nèi)容及意義25-27
• 1.4.1 研究內(nèi)容25
• 1.4.2 研究意義25-27
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料及方法27-34
• 2.1 灰鑄鐵的生產(chǎn)27-29
• 2.2 灰鑄鐵顯微組織的觀察和分析29-30
• 2.2.1 金相觀察29-30
• 2.2.2 掃描電鏡觀察及能譜分析30
• 2.2.3 物相分析30
• 2.3 灰鑄鐵性能測試30-33
• 2.3.1 硬度測試30-32
• 2.3.2 抗拉強(qiáng)度測試32-33
• 2.4 主要實(shí)驗(yàn)設(shè)備及儀器33-34
• 第三章 灰鑄鐵中TiN對(duì)其組織及性能的影響34-46
• 3.1 灰鑄鐵中TiN的來源及顯微結(jié)構(gòu)34-37
• 3.2 TiN對(duì)灰鑄鐵性能的影響37-38
• 3.3 灰鑄鐵中TiN形成的熱力學(xué)38-41
• 3.4 灰鑄鐵中TiN晶體生長機(jī)理41-45
• 3.5 本章小結(jié)45-46
• 第四章 添加廢鋼對(duì)灰鑄鐵組織及性能的影響46-56
• 4.1 鐵液質(zhì)量的控制46-47
• 4.2 不同廢鋼添加量的灰鑄鐵顯微組織結(jié)構(gòu)47-50
• 4.3 不同廢鋼添加量的灰鑄鐵的力學(xué)性能50
• 4.4 不同廢鋼添加量的灰鑄鐵綜合性能50-51
• 4.5 添加廢鋼的灰鑄鐵斷口形貌與斷裂機(jī)理51-54
• 4.6 本章小結(jié)54-56
• 第五章 灰鑄鐵中常見缺陷的形成與消除56-65
• 5.1 白口傾向56-59
• 5.2 氣孔59-61
• 5.3 渣眼61-64
• 5.4 本章小結(jié)64-65
• 第六章 全文總結(jié)65-67
• 6.1 結(jié)論65
• 6.2 創(chuàng)新點(diǎn)65-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果72

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：621241