本文關(guān)鍵詞：蠕墨鑄鐵耐磨性和抗熱疲勞性能的研究

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【摘要】：目前改革進(jìn)入深水區(qū),經(jīng)濟(jì)下行壓力較大,產(chǎn)能過(guò)剩成為制造業(yè)的紅色警戒。轉(zhuǎn)變思路,生產(chǎn)低能耗、更可靠的產(chǎn)品成為企業(yè)生存發(fā)展的不二法則。重型卡車(chē)作為交通運(yùn)輸?shù)闹匾绞?安全性與可靠性受到制動(dòng)鼓的制約,制動(dòng)鼓在服役過(guò)程中承受著強(qiáng)摩擦、高熱負(fù)荷以及巨大的溫度梯度,這使得材料的耐磨性和抗熱疲勞性能成為制動(dòng)鼓性能的關(guān)鍵。本文選擇符合生產(chǎn)實(shí)際的新型工程材料—蠕墨鑄鐵作為研究對(duì)象,通過(guò)成分設(shè)計(jì)、性能研究得到了一種綜合性能顯著提高的蠕墨鑄鐵制動(dòng)鼓材料。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際選擇原材料與生產(chǎn)方式,采用商用球化劑RE-Mg-Si與自制干擾劑組成的蠕化劑進(jìn)行蠕化處理,75硅鐵包底沖入法進(jìn)行一次孕育、硅鋇合金倒包沖入法進(jìn)行二次孕育。調(diào)整Cu、Sn含量使蠕墨鑄鐵的珠光體含量在5%,10%,20%,30%之間變化,調(diào)整Mg、Ti、Re含量使蠕化率在60%,70%,80%,90%之間變化。試樣的抗拉強(qiáng)度在387MPa以上,延伸率在1.9%以上,硬度在160HB以上,機(jī)械性能良好,滿(mǎn)足制動(dòng)鼓材料的要求。摩擦磨損實(shí)驗(yàn)采用MG-2000型高溫高速摩擦磨損試驗(yàn)機(jī),銷(xiāo)-盤(pán)磨損形式,研究了不同蠕化率和不同珠光體含量的蠕墨鑄鐵的耐磨性和摩擦系數(shù)穩(wěn)定性,蠕墨鑄鐵為盤(pán)試樣,對(duì)磨銷(xiāo)取自商用卡車(chē)剎車(chē)片。蠕墨鑄鐵的耐磨性明顯增強(qiáng),相同條件下HT250的磨損量約為蠕墨鑄鐵的1.4~4.5倍,且隨著載荷與磨損速度的增加,蠕墨鑄鐵的優(yōu)越性更為明顯。蠕墨鑄鐵的耐磨性隨蠕化率升高而降低,并與珠光體含量成正比。其中Ru60的耐磨性比Ru90增加69%~76%,P30的耐磨性比P5增加51%~104%。蠕墨鑄鐵的摩擦系數(shù)較為穩(wěn)定,在中低速度及載荷下,HT250的摩擦系數(shù)大于蠕墨鑄鐵,隨著速度與載荷的增大,二者的摩擦系數(shù)都逐漸降低,但HT250的降幅更大,最終蠕墨鑄鐵的摩擦系數(shù)與HT250相當(dāng),甚至超過(guò)HT250。對(duì)不同蠕化率和不同珠光體含量蠕墨鑄鐵的抗熱疲勞性能進(jìn)行研究,采用吉林大學(xué)自制的自約束熱疲勞試驗(yàn)機(jī)。在循環(huán)上限溫度分別為350℃、550℃及800℃的熱疲勞實(shí)驗(yàn)中詳細(xì)觀(guān)察了裂紋萌生與擴(kuò)展過(guò)程。與HT250相比較,蠕墨鑄鐵熱疲勞裂紋萌生較晚,最終裂紋長(zhǎng)度也較小。蠕墨鑄鐵的蠕化率高,前期裂紋萌生早,但由于熱傳導(dǎo)性能較好最終的裂紋長(zhǎng)度不大。珠光體含量升高,熱疲勞裂紋長(zhǎng)度呈先降低后升高的趨勢(shì)。這是由于P5的強(qiáng)度較低抗熱震性較差,裂紋萌生早,擴(kuò)展期長(zhǎng);P30熱導(dǎo)率低,松弛熱應(yīng)力能力差,最終裂紋最長(zhǎng);P20的機(jī)械性能與熱傳導(dǎo)性能達(dá)到最佳配合,抗熱疲勞性能最好,裂紋長(zhǎng)度最短。對(duì)裝車(chē)實(shí)驗(yàn)失效的蠕墨鑄鐵制動(dòng)鼓進(jìn)行分析,其主要失效形式為熱疲勞斷裂,伴隨著摩擦損傷。制動(dòng)鼓的截面組織呈規(guī)律性變化,從非工作面到工作面,石墨逐漸粗大,基體組織的穩(wěn)定性降低。正常行駛制動(dòng)時(shí),蠕墨鑄鐵材料產(chǎn)生的裂紋數(shù)目少,主裂紋比小裂紋大得多。制動(dòng)載荷更大或速度更高的情況下,大多數(shù)裂紋都有機(jī)會(huì)擴(kuò)展,表現(xiàn)出明顯的龜裂特征。下陡坡長(zhǎng)時(shí)間或頻繁剎車(chē)等極端情況下,石墨氧化程度明顯增加,珠光體�；踔涟l(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變,作用深度達(dá)400μm。
【關(guān)鍵詞】：蠕墨鑄鐵 蠕化率 珠光體含量 耐磨性 抗熱疲勞性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TG143.49
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第1章 緒論12-24
• 1.1 選題背景及意義12-13
• 1.2 制動(dòng)鼓材料性能的要求13-14
• 1.3 國(guó)內(nèi)外制動(dòng)鼓材料的研究進(jìn)展14-16
• 1.4 制動(dòng)鼓用蠕墨鑄鐵材料16-18
• 1.5 蠕墨鑄鐵的熱疲勞18-21
• 1.6 蠕墨鑄鐵的摩擦磨損21-23
• 1.7 本文主要的研究?jī)?nèi)容23-24
• 第2章 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與方法24-30
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案及成分設(shè)計(jì)24-25
• 2.2 試樣的制備25
• 2.3 組織觀(guān)察與力學(xué)性能測(cè)試25-26
• 2.4 摩擦磨損試驗(yàn)26-28
• 2.5 熱疲勞試驗(yàn)28-30
• 第3章 蠕墨鑄鐵的組織與力學(xué)性能30-34
• 3.1 試樣成分30
• 3.2 石墨形態(tài)及基體組織30-32
• 3.3 試樣的力學(xué)性能32-33
• 3.4 本章小結(jié)33-34
• 第4章 蠕墨鑄鐵的干滑動(dòng)摩擦磨損34-46
• 4.1 內(nèi)外部因素對(duì)耐磨性的影響34-39
• 4.1.1 速度的影響34-37
• 4.1.2 載荷的影響37-39
• 4.2 內(nèi)外部因素對(duì)摩擦系數(shù)的影響39-41
• 4.2.1 摩擦系數(shù)穩(wěn)定性39-40
• 4.2.2 瞬時(shí)摩擦系數(shù)40-41
• 4.3 磨損機(jī)理分析41-44
• 4.3.1 磨屑分析41-43
• 4.3.2 表面形貌43-44
• 4.3.3 截面形貌44
• 4.4 本章小結(jié)44-46
• 第5章 蠕墨鑄鐵的抗熱疲勞性能46-62
• 5.1 裂紋的萌生46-49
• 5.2 裂紋的擴(kuò)展49-58
• 5.2.1 350℃的熱疲勞循環(huán)49-52
• 5.2.2 550℃的熱疲勞循環(huán)52-56
• 5.2.3 800℃的熱疲勞循環(huán)56-58
• 5.3 組織變化58-59
• 5.4 本章小結(jié)59-62
• 第6章 蠕墨鑄鐵的失效分析62-72
• 6.1 工作面的組織與性能變化62-66
• 6.1.1 石墨形態(tài)62-63
• 6.1.2 基體組織63-64
• 6.1.3 裂紋形貌64-66
• 6.2 截面組織與性能變化66-69
• 6.2.1 組織變化67-68
• 6.2.2 硬度變化68-69
• 6.3 斷口形貌與機(jī)理分析69
• 6.4 本章小結(jié)69-72
• 第7章 結(jié)論72-74
• 參考文獻(xiàn)74-80
• 致謝80

【相似文獻(xiàn)】

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