發(fā)布時(shí)間：2020-04-18 06:08

【摘要】：奧氏體貝氏體球墨鑄鐵(簡(jiǎn)稱奧貝球鐵,英文簡(jiǎn)稱ADI)又稱等溫淬火球鐵,是二十世紀(jì)鋼鐵冶金的重大發(fā)現(xiàn)之一,因其具有較高的強(qiáng)度,良好的塑韌性,在某些方面甚至優(yōu)于鋼的性能,而成本比鋼要低很多,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益,因此在汽車、船舶重工、軌道交通等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛。目前ADI的獲取途徑主要是通過等溫淬火熱處理,但是等溫淬火熱處理會(huì)使得生產(chǎn)周期加長(zhǎng),有時(shí)候還需要使用大型的熱處理設(shè)備,這會(huì)使得生產(chǎn)成本大幅度增加,而且淬火使用的NaNO_2和KNO_3熔鹽也會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染,這些缺點(diǎn)在一定程度上限制了奧貝球鐵的發(fā)展。所以,在鑄態(tài)下制備奧-貝球鐵就具有很重要的工程價(jià)值。本文主要研究了不同的合金元素和冷卻工藝(冷卻方式、保溫溫度和保溫時(shí)間)對(duì)鑄態(tài)奧貝球鐵組織和性能的影響,優(yōu)化了制備鑄態(tài)奧貝球鐵的工藝。其中合金元素主要有Mo、Ni、Cu和Si,它們的綜合作用用合金當(dāng)量來表示:合金當(dāng)量=1/10(ω_(Ni)+3.5ω_(Mo))~2+0.35_(Cu)-0.27ω_(Si);鑄件的模數(shù)m(m=V/F,V-鑄件的體積,F-鑄件的表面積,量綱為cm)表示它的冷卻能力。本文主要根據(jù)合金當(dāng)量-模數(shù)-基體組織之間的近似關(guān)系,改變合金元素添加量和冷卻工藝來改變合金當(dāng)量-模數(shù)-基體關(guān)系圖的形狀和位置,從而影響鑄態(tài)下球鐵組織的組成、奧貝組織的均勻性、貝氏體組織的形態(tài)和分布、奧氏體和貝氏體的比例,從而優(yōu)化制備鑄態(tài)奧貝球鐵的工藝。本課題在空冷,400℃保溫1h條件下(模數(shù)m1.84,下同),研究了四種合金當(dāng)量(0.150、0.400、0.704、1.054)對(duì)鑄態(tài)奧貝組織和性能的影響,試驗(yàn)表明:合金當(dāng)量為0.704和1.054時(shí)能夠得到奧貝組織且不含有珠光體和馬氏體,其中抗拉強(qiáng)度最大能達(dá)到825MPa、伸長(zhǎng)率3.1%、硬度310HBW。在此合金元素基礎(chǔ)上又研究了冷卻工藝(冷卻方式、保溫溫度和保溫時(shí)間)對(duì)鑄態(tài)奧貝球鐵組織和性能的影響,其中對(duì)比風(fēng)冷和空冷兩種冷卻方式,風(fēng)冷所得的組織更加均勻,殘余奧氏體較少,抗拉強(qiáng)度最高能達(dá)到1106MPa,伸長(zhǎng)率最好為7.5%,硬度最好為362HBW,沖擊功最好為96J;另外也研究了不同保溫溫度(425℃和375℃)和不同保溫時(shí)間(1h和2h)對(duì)鑄態(tài)奧貝組織和性能的影響,結(jié)果表明:375℃保溫2h時(shí)奧貝組織均勻性、致密性最好,綜合性能最好,其中最好性能為抗拉強(qiáng)度974MPa、伸長(zhǎng)率6.7%、沖擊功96J以及布氏硬度274HBW。通過綜合對(duì)比各組實(shí)驗(yàn)結(jié)果得出:在合金當(dāng)量為0.704(Mo、Ni、Cu的含量分別為0.5%、0.99%、0.80%),800-900℃開箱,風(fēng)冷+霧冷,375℃保溫的工藝條件下,鑄件獲得了974MPa的抗拉強(qiáng)度、6.7%的伸長(zhǎng)率、96J的沖擊功以及274HBW的布氏硬度。在實(shí)驗(yàn)室獲得良好實(shí)驗(yàn)結(jié)果的基礎(chǔ)上,將上述工藝應(yīng)用于工廠條件下曲軸生產(chǎn)試驗(yàn),初步探究該工藝在曲軸生產(chǎn)上的應(yīng)用情況。對(duì)曲軸不同部分進(jìn)行研究,結(jié)果顯示:曲軸各部分都能夠得到完全的奧貝組織,抗拉強(qiáng)度幾乎都能達(dá)到850MPa以上,伸長(zhǎng)率都在6%左右。
【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG143

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2631797