本文關(guān)鍵詞：風(fēng)電用厚斷面鐵素體基球墨鑄鐵的組織控制與性能研究

  更多相關(guān)文章： 大斷面球墨鑄鐵 組織控制 薄弱區(qū) 球化 二次孕育 預(yù)處理

【摘要】：大斷面鐵素體球墨鑄鐵由于厚大部位冷卻速度慢,凝固時(shí)間長(zhǎng),常出現(xiàn)石墨球數(shù)量少、球化不良、珠光體數(shù)量偏高等不良組織,嚴(yán)重影響球鐵鑄件的拉伸性能和低溫韌性,限制了大型風(fēng)電用球鐵的發(fā)展。本研究主要針對(duì)低溫高韌性球鐵鑄件,采用不同模數(shù)的大型實(shí)驗(yàn)鑄件,通過探究二次孕育工藝、球化工藝、預(yù)處理工藝和Sb含量對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件的組織性能影響,在保證足夠的強(qiáng)度下,顯著的提高了鑄件的塑性和低溫韌性。大斷面球墨鑄鐵厚大部位存在組織性能不均勻性,實(shí)驗(yàn)鑄件凝固時(shí)間最長(zhǎng)的幾何中心處組織和拉伸性能較好,低溫韌性較差；中心面上存在一圈靠近邊緣的環(huán)形區(qū)域,該區(qū)域的石墨球數(shù)量最少、尺寸最大,珠光體數(shù)量最多,拉伸性能和低溫韌性最差,將其命名為“薄弱區(qū)”,應(yīng)將該位置與中心位置的組織性能協(xié)同作為衡量工藝優(yōu)劣的判據(jù)。二次孕育劑的孕育效果和抗衰退能力都會(huì)顯著影響鑄件的組織和性能,而微量添加元素對(duì)其孕育效果和抗衰退能力影響很大。Bi元素作為添加元素會(huì)顯著改善孕育劑的孕育效果,但含Bi孕育劑的抗衰退能力較差,且0.002%的Bi就會(huì)導(dǎo)致模數(shù)為5cm的鑄件薄弱區(qū)出現(xiàn)碎塊狀石墨：含微量S/O的二次孕育劑的抗衰退能力優(yōu)異,采用0.2wt%的該孕育劑孕育的鑄件中心處石墨球密集且圓整度高,薄弱區(qū)除個(gè)別粗大石墨球外,形態(tài)較好。輕稀土球化劑的稀土含量和Ce/La配比對(duì)鑄件的組織性能影響很大,RE%=0.5%的純鑭系球化劑的球化效果較差,鑄件厚大部位的石墨球數(shù)量少、形態(tài)差,鑄件的低溫韌性較差；稀土總量不變,Ce/La=2的鈰鑭混合球化劑的球化效果有所改善,但鑄件薄弱區(qū)的珠光體量超標(biāo),鑄件的塑性和低溫韌性很差；將稀土總量提高到1%后,球化劑的球化效果顯著改善,鑄件厚大斷面上石墨最多,珠光體數(shù)量最少,鑄件的綜合力學(xué)性能最好。預(yù)處理工藝可以顯著改善大斷面鐵素體球墨鑄鐵件的組織性能。在原料熔化前采用0.2wt%的新型預(yù)處理劑對(duì)鐵液進(jìn)行預(yù)處理,與未預(yù)處理的鑄件相比,360mm×360mm×360mm鑄件薄弱區(qū)的石墨球數(shù)量提高了14%,珠光體量由5.8%降低到1.6%,延伸率從9.4%提高到12%,-20℃沖擊值由7.4J提高到10.2J,-40℃沖擊也提高了26%。微量元素Sb在抑制碎塊狀石墨的同時(shí)可以改善石墨球形態(tài),提高鑄件的綜合力學(xué)性能,但Sb過量會(huì)導(dǎo)致鑄件薄弱區(qū)珠光體量超標(biāo),影響其塑韌性。Sb的合適加入量與鑄件的模數(shù)息息相關(guān),當(dāng)鑄件模數(shù)小于或等于4cm時(shí),50ppm的Sb加入量獲得的綜合力學(xué)性能最佳；而當(dāng)鑄件模數(shù)在4cm以上時(shí),1OOppm的Sb加入量獲得的拉伸性能和低溫沖擊韌性更加優(yōu)異。改進(jìn)工藝后,對(duì)于240mmx240mmx240mm鑄件,中心處的拉伸強(qiáng)度為378.6MPa,延伸率達(dá)到了21.7%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為13.07J和9.4J；薄弱區(qū)的拉伸強(qiáng)度為369.8MPa,延伸率達(dá)到了16.3%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為11.1J和8.0J；對(duì)于36Ommx360mmx360mm鑄件,中心處的拉伸強(qiáng)度為376.1MPa,延伸率達(dá)到了20.2%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為12.89J和9.09J；薄弱區(qū)的拉伸強(qiáng)度為364.2MPa,延伸率達(dá)到了14.3%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為9.09J和7.23J。
【關(guān)鍵詞】：大斷面球墨鑄鐵 組織控制 薄弱區(qū) 球化 二次孕育 預(yù)處理
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG255
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 第一章 緒論12-32
• 1.1 大斷面球墨鑄鐵12-19
• 1.1.1 球墨鑄鐵的產(chǎn)生與發(fā)展12-14
• 1.1.2 大斷面球墨鑄鐵的特征14-18
• 1.1.3 球墨鑄鐵的模數(shù)18-19
• 1.2 大斷面球墨鑄鐵的制備工藝19-26
• 1.2.1 主要化學(xué)成分19-20
• 1.2.2 球化工藝20-23
• 1.2.3 孕育工藝23-26
• 1.2.4 微量元素26
• 1.3 大斷面球墨鑄鐵的研究現(xiàn)狀26-29
• 1.3.1 常存元素的調(diào)整26-27
• 1.3.2 微合金化27-28
• 1.3.3 改善熔煉及澆注工藝28
• 1.3.4 鐵水預(yù)處理28-29
• 1.4 本課題的研究意義及主要內(nèi)容29-32
• 第二章 實(shí)驗(yàn)材料和方法32-40
• 2.1 實(shí)驗(yàn)方案32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及材料33-35
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備33-34
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)材料34-35
• 2.3 實(shí)驗(yàn)方法35-40
• 2.3.1 實(shí)驗(yàn)制備方法35
• 2.3.2 實(shí)驗(yàn)分析方法35-40
• 第三章 風(fēng)電用厚斷面鐵素體基球墨鑄鐵的組織和性能特征40-54
• 3.1 實(shí)驗(yàn)方案40
• 3.2 大斷面鐵素體球墨鑄鐵的組織特征40-43
• 3.3 鑄件中心面上的性能分布特征43-47
• 3.3.1 拉伸性能分布特征43-46
• 3.3.2 低溫沖擊韌性的分布特征46-47
• 3.4 分析與討論47-53
• 3.5 本章小結(jié)53-54
• 第四章 二次孕育和球化工藝對(duì)大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響54-73
• 4.1 不同孕育工藝對(duì)大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織的影響54-60
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)方案54-55
• 4.1.2 二次孕育時(shí)采用不同孕育劑孕育后鐵液形核能力的衰退特征55-56
• 4.1.3 二次孕育時(shí)采用不同孕育劑對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件組織的影響56-57
• 4.1.4 分析與討論57-60
• 4.2 不同球化工藝對(duì)大斷西鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響60-71
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)方案60-61
• 4.2.2 不同稀土配比的球化劑球化處理對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件組織的影響61-64
• 4.2.3 不同稀士配比的球化劑球化處理對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件性能的影響64-69
• 4.2.4 分析與討論69-71
• 4.3 本章小結(jié)71-73
• 第五章 預(yù)處理工藝和微量元素Sb對(duì)大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響73-93
• 5.1 預(yù)處理工藝對(duì)大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響73-80
• 5.1.1 實(shí)驗(yàn)方案73-74
• 5.1.2 爐料熔煉前添加預(yù)處理劑對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件組織的影響74-76
• 5.1.3 爐料熔煉前添加預(yù)處理劑對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件性能的影響76-78
• 5.1.4 分析與討論78-80
• 5.2 不同Sb含量的微合金化對(duì)大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響80-91
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)方案80
• 5.2.2 微量Sb元素對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件組織的影響80-86
• 5.2.3 微量Sb元素對(duì)實(shí)驗(yàn)鑄件性能的影響86-89
• 5.2.4 分析與討論89-91
• 5.3 本章小結(jié)91-93
• 第六章 全文結(jié)論93-95
• 參考文獻(xiàn)95-100
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的主要成果100-101
• 致謝101

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1 姚幸群,舒信福,邢澤炳;石墨球長(zhǎng)大機(jī)制的探討[J];昆明理工大學(xué)學(xué)報(bào);2000年05期

2 劉慶元;;分層石墨球的啟示[J];現(xiàn)代鑄鐵;1983年03期

3 В.М.Юзвак;И.П.Волчок;朱振華;;石墨對(duì)鑄鐵機(jī)械性能的影響[J];國(guó)外球鐵;1981年04期

4 堀江皓 ,趙毓偉 ,武胤康 ,張耀宏;碳、硅及石墨球數(shù)對(duì)薄壁球鐵白口生成的影響[J];鑄造;1986年06期

5 何則榮;紀(jì)松;林國(guó)雄;;鑄鐵中石墨及石墨-基體界面近區(qū)力學(xué)行為[J];金屬學(xué)報(bào);1993年04期

6 許峰,趙紅;球墨鑄鐵的石墨球數(shù)及其影響因素[J];現(xiàn)代鑄鐵;1996年02期

7 祖方遒;石墨球生長(zhǎng)的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定性探討[J];安徽科技;1997年05期

8 祖方遒;;石墨球化機(jī)理新探[J];安徽工學(xué)院學(xué)報(bào);1992年03期

9 許峰;球墨鑄鐵的石墨球數(shù)及其影響因素[J];鑄造;1996年05期

10 陳熙琛,王祖侖,易孫圣,陳希成,賈順連;有關(guān)擠扗}P晶時(shí)稀土元素對(duì)石墨球化作用機(jī)理的探，

本文編號(hào)：1115120