發(fā)布時間：2017-10-29 23:25

  本文關鍵詞：風電用厚斷面鐵素體基球墨鑄鐵的組織控制與性能研究

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

【摘要】：大斷面鐵素體球墨鑄鐵由于厚大部位冷卻速度慢,凝固時間長,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,嚴重影響球鐵鑄件的拉伸性能和低溫韌性,限制了大型風電用球鐵的發(fā)展。本研究主要針對低溫高韌性球鐵鑄件,采用不同模數(shù)的大型實驗鑄件,通過探究二次孕育工藝、球化工藝、預處理工藝和Sb含量對實驗鑄件的組織性能影響,在保證足夠的強度下,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,實驗鑄件凝固時間最長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。二次孕育劑的孕育效果和抗衰退能力都會顯著影響鑄件的組織和性能,而微量添加元素對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就會導致模數(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,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,鑄件的綜合力學性能最好。預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%的新型預處理劑對鐵液進行預處理,與未預處理的鑄件相比,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可以改善石墨球形態(tài),提高鑄件的綜合力學性能,但Sb過量會導致鑄件薄弱區(qū)珠光體量超標,影響其塑韌性。Sb的合適加入量與鑄件的模數(shù)息息相關,當鑄件模數(shù)小于或等于4cm時,50ppm的Sb加入量獲得的綜合力學性能最佳；而當鑄件模數(shù)在4cm以上時,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。改進工藝后,對于240mmx240mmx240mm鑄件,中心處的拉伸強度為378.6MPa,延伸率達到了21.7%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為13.07J和9.4J；薄弱區(qū)的拉伸強度為369.8MPa,延伸率達到了16.3%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為11.1J和8.0J；對于36Ommx360mmx360mm鑄件,中心處的拉伸強度為376.1MPa,延伸率達到了20.2%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為12.89J和9.09J；薄弱區(qū)的拉伸強度為364.2MPa,延伸率達到了14.3%,-30℃、-40℃的低溫沖擊值分別為9.09J和7.23J。
【關鍵詞】：大斷面球墨鑄鐵 組織控制 薄弱區(qū) 球化 二次孕育 預處理
【學位授予單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：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 鐵水預處理28-29
• 1.4 本課題的研究意義及主要內容29-32
• 第二章 實驗材料和方法32-40
• 2.1 實驗方案32-33
• 2.2 實驗設備及材料33-35
• 2.2.1 實驗設備33-34
• 2.2.2 實驗材料34-35
• 2.3 實驗方法35-40
• 2.3.1 實驗制備方法35
• 2.3.2 實驗分析方法35-40
• 第三章 風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 實驗方案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53-54
• 第四章 二次孕育和球化工藝對大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響54-73
• 4.1 不同孕育工藝對大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織的影響54-60
• 4.1.1 實驗方案54-55
• 4.1.2 二次孕育時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 二次孕育時采用不同孕育劑對實驗鑄件組織的影響56-57
• 4.1.4 分析與討論57-60
• 4.2 不同球化工藝對大斷西鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響60-71
• 4.2.1 實驗方案60-61
• 4.2.2 不同稀土配比的球化劑球化處理對實驗鑄件組織的影響61-64
• 4.2.3 不同稀士配比的球化劑球化處理對實驗鑄件性能的影響64-69
• 4.2.4 分析與討論69-71
• 4.3 本章小結71-73
• 第五章 預處理工藝和微量元素Sb對大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響73-93
• 5.1 預處理工藝對大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響73-80
• 5.1.1 實驗方案73-74
• 5.1.2 爐料熔煉前添加預處理劑對實驗鑄件組織的影響74-76
• 5.1.3 爐料熔煉前添加預處理劑對實驗鑄件性能的影響76-78
• 5.1.4 分析與討論78-80
• 5.2 不同Sb含量的微合金化對大斷面鐵素體球墨鑄鐵組織和性能的影響80-91
• 5.2.1 實驗方案80
• 5.2.2 微量Sb元素對實驗鑄件組織的影響80-86
• 5.2.3 微量Sb元素對實驗鑄件性能的影響86-89
• 5.2.4 分析與討論89-91
• 5.3 本章小結91-93
• 第六章 全文結論93-95
• 參考文獻95-100
• 攻讀碩士學位期間取得的主要成果100-101
• 致謝101

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本文編號：1115120