【摘要】：本文通過研究鑄造及熱處理工藝對球墨鑄鐵的組織及力學性能的影響,確定最佳的下貝氏體球墨鑄鐵磨球制備工藝；并通過沖擊磨損和腐蝕磨粒磨損實驗,結(jié)合球磨機磨球運動學分析,研究了下貝氏體球墨鑄鐵在不同服役條件下的磨損行為及機理；結(jié)合球磨機磨球運動學分析磨球的最佳拋落軌跡及最大沖擊能；綜合對比下貝氏體球墨鑄鐵及另外三種耐磨材料的沖擊磨損和腐蝕磨粒磨損失重特性,并提出了四種耐磨材料的最佳服役條件。研究結(jié)果表明： 球墨鑄鐵的石墨形態(tài)及分布與球化孕育工藝密切相關(guān)。使用2.2%球化劑和0.8%一次孕育劑在1450℃球化處理90s,并在澆鑄時沖入1.2%的二次孕育劑,所得球墨鑄鐵中石墨尺寸、形態(tài)及分布最佳。近一步分析發(fā)現(xiàn),尺寸細小且分布均勻的球狀石墨對金屬基體的割裂作用小,且咬合力較高,在其晶界處優(yōu)先形核的下貝氏體細小而均勻,從而顯著提升球墨鑄鐵的塑性變形協(xié)調(diào)能力；通過Jominy頂端淬火實驗發(fā)現(xiàn),材料頂端依次經(jīng)歷了薄膜沸騰、泡核沸騰及自然對流三種熱傳導機制。由于冷卻速率的差異,隨著淬火高度的增加,材料組織依次經(jīng)歷了馬氏體、貝氏體、珠光體及鐵素體轉(zhuǎn)變；熱處理結(jié)果表明：860℃溫度下保溫2h后采用20℃的飽和硝酸鹽和亞硝酸鹽混合介質(zhì)進行連續(xù)冷卻,并在250℃下回火2h,所得的下貝氏體球墨鑄鐵磨球表現(xiàn)出表層高硬度,內(nèi)部高韌性的性能梯度特征；磨損實驗結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),下貝氏體球墨鑄鐵的沖擊磨損機制先后經(jīng)歷了犁溝、微切屑及疲勞磨損,其腐蝕失重機制主要包括化學腐蝕、電偶腐蝕和犁溝磨損機制。載荷對沖擊及腐蝕磨損失重率的影響顯著,載荷的增大將顯著提高材料的失重率。不過,在一定載荷的作用下,表層組織的耐磨性會隨著殘余奧氏體的馬氏體相變而提高；對比幾種耐磨材料的磨損特性發(fā)現(xiàn),下貝氏體球墨鑄鐵適用于多種實際服役條件,包括沖擊載荷較高、介質(zhì)酸性適中的大型球磨機。高鉻鑄鐵適用于沖擊載荷較小、碾磨介質(zhì)較硬、介質(zhì)酸性較強的中、小型球磨機。低鉻磨球適用于中、小型干式球磨機。而70Mn馬氏體鋼適用于大、中型干磨球磨機。
【圖文】：

按摩擦表面所受到的應力和沖擊的大小，磨粒磨損可分為[74].-鑿削式磨粒磨損（圖2-7a)。這類磨損的特征是沖擊力大。磨料以很大的沖擊力切入金屬表面，因此工件受到很高的應力，造成表面宏觀變形，并可從摩擦表面鑿削下大顆粒的金屬，在被磨損表面有較深的溝槽和壓痕。如挖掘機的斗齒，礦石破碎機錘頭等零件表面的磨損即屬于此種磨損形式。高應力碾碎式磨粒磨損（圖2-7b)。這類磨損的特點是應力高，磨料所受的應力超過了磨料的壓碎強度。當磨料夾在兩摩擦表面之間時，局部產(chǎn)生很高的接觸應力，磨料不斷被碾碎。被碾碎的磨料顆粒呈多角形，它會擦傷金屬，在摩擦表面留下溝槽和凹坑。如礦石粉碎機的顎板，禮碎機滾筒等表面的破壞。低應力擦傷式磨粒磨損（圖2-7C)。這種磨損的特征是應力低

4.3球化孕育工藝對掦態(tài)組織的影響圖4-3所示為各組試樣的鑄態(tài)顯微組織形貌，其中顏色最深的是石墨，圍繞著石墨周圍的光殼的圓環(huán)是鐵素體。從圖4-3中以看出，石墨周圍的鐵素體環(huán)的厚度較大,其主要原因為本實驗材料中含有較高的娃元素(約4.7 %),娃是強鐵素體形成元素，同時也有助于形成石墨。在鐵素體周圍的灰色組織為珠光體。另外，不難發(fā)現(xiàn)，實驗中各組試樣的碳元素均己石墨化，但是石墨的形態(tài)差異較大，，在155(rC球化處理]20s的A組試樣中，出現(xiàn)了大量的不規(guī)則的條帶狀或塊狀石墨，其主要原因是在高溫鐵液中球化時間過長，球化反應十分劇烈
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：TG255;TG163

【參考文獻】

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本文編號：2533235