高硅球墨鑄鐵是通過(guò)提高硅含量進(jìn)行固溶強(qiáng)化而得到的一種新型工程材料。固溶強(qiáng)化就是通過(guò)溶入某種溶質(zhì)元素來(lái)形成固溶體從而達(dá)到強(qiáng)化材料的目的。高硅球墨鑄鐵具有優(yōu)良的力學(xué)性能,相對(duì)普通球墨鑄鐵,高硅球墨鑄鐵具有高抗拉強(qiáng)度、高塑性,同時(shí)也具有較高的屈服強(qiáng)度和韌性,機(jī)加工性能優(yōu)良,并且高硅球墨鑄鐵也具有良好的耐高溫、耐腐蝕的特性,目前在國(guó)內(nèi)外的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。超聲波是一種頻率高于20KHz的聲波,其頻率高、功率大,其能量比一般聲波大很多。超聲波細(xì)晶技術(shù)雖然起步較晚,但是很快成為了細(xì)晶技術(shù)領(lǐng)域的新亮點(diǎn),相比較傳統(tǒng)的添加形核劑技術(shù)和溫度控制處理技術(shù),超聲波細(xì)晶這樣的物理場(chǎng)外加技術(shù)不但可以避免環(huán)境和材料本身的污染,還可以實(shí)現(xiàn)清潔化,可持續(xù)發(fā)展,并且可以充分挖掘材料的利用價(jià)值。本文把超聲波細(xì)晶技術(shù)引入到高硅球墨鑄鐵毛坯件的制備中,利用超聲波處理高硅球墨鑄鐵熔體來(lái)研究探索在組織與性能方面的改變,并對(duì)超聲波作用機(jī)理進(jìn)行了研究分析。本課題把超聲波引入到高硅球鐵熔體的凝固過(guò)程中,通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究了超聲波對(duì)高硅球墨鑄鐵的影響。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,通過(guò)控制超聲波處理時(shí)間和功率兩個(gè)變量來(lái)完成,其他條件保持一致性。設(shè)定的超聲波處理時(shí)間為10S、20S、30S,超聲波功率為100W、200W、300W,進(jìn)行自由組合兩兩交叉實(shí)驗(yàn),并且包括一組未處理實(shí)驗(yàn),一共10組實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)獲取了有關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù),并利用兩個(gè)因素三個(gè)水平進(jìn)行正交實(shí)驗(yàn)分析,同時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)金相組織進(jìn)行了分析,并通過(guò)對(duì)高硅球墨鑄鐵的力學(xué)性能測(cè)試,包括硬度、沖擊韌性、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率等方面的性能測(cè)試,來(lái)獲取實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析其規(guī)律,并且分析高硅球墨鑄鐵的性能改變機(jī)理。超聲波處理能明顯細(xì)化高硅球鐵鑄態(tài)組織中的石墨球,石墨球更加細(xì)小、圓整,分布更加均勻,當(dāng)超聲波功率為200W,處理時(shí)間為30S時(shí),細(xì)化效果最好,石墨球球化率達(dá)到93%,球徑級(jí)別為7級(jí);超聲波處理能明顯細(xì)化高硅球鐵基體組織,鐵素體組織更加細(xì)小、致密,分布更加均勻。高硅球鐵組織的細(xì)化主要因?yàn)槌暡ǖ目栈暳餍?yīng)增大了過(guò)冷度提高了形核率,從而得到良好的組織。經(jīng)超聲波處理后的高硅球鐵力學(xué)性能得到提高,抗拉強(qiáng)度相對(duì)未處理時(shí)增大了59MPa,伸長(zhǎng)率提高了5.9%,沖擊韌性得到提高,增幅為27.7%,主要因?yàn)槌暡ㄌ幚砗蠊柙毓倘芨映浞?強(qiáng)化鐵素體,鐵素體組織更加均勻,石墨球得到細(xì)化,數(shù)量增多,分布更加均勻,強(qiáng)度、塑性提高,硬度也有小范圍提升,總體波動(dòng)較小,機(jī)加工性能優(yōu)良。通過(guò)實(shí)驗(yàn)探索了超聲波對(duì)高硅球墨鑄鐵組織性能方面的影響機(jī)理,從而更好的優(yōu)化高硅球墨鑄鐵的生產(chǎn)過(guò)程,進(jìn)一步提高高硅球鐵的性能,同時(shí)可以優(yōu)化高性能高硅球墨鑄鐵的生產(chǎn)技術(shù)。
【學(xué)位單位】：武漢紡織大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TG255;TB559
【部分圖文】：

圖 1.1 硅含量與其抗拉強(qiáng)度的關(guān)系Fig.1.1 Relationship between silicon content and tensile strength圖 1.2 硅含量與其伸長(zhǎng)率的關(guān)系Fig.1.2 Relationship between silicon content and elongation

2圖 1.2 硅含量與其伸長(zhǎng)率的關(guān)系Fig.1.2 Relationship between silicon content and elongation硅球墨鑄鐵與普通球墨鑄鐵在性能方面有差異，如表 1.1 所示，因?yàn)槲夷T鐵牌號(hào)相對(duì)較少，所以表 1.1 是歐洲球墨鑄鐵參考標(biāo)準(zhǔn)中的高硅球普通球墨鑄鐵的性能對(duì)比情況，包括抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、疲勞據(jù)對(duì)比可看出，在接近載荷恒定的情況下，應(yīng)優(yōu)先使用高硅球墨鑄鐵，的對(duì)比來(lái)看，相對(duì)普通球墨鑄鐵，EN-GJS-500-14 和 EN-GJS-450-18 兩墨鑄鐵的優(yōu)勢(shì)并不十分明顯，但是 EN-GJS-600-10 的優(yōu)勢(shì)比較明顯，明鑄鐵，所以在變載荷循環(huán)條件下，應(yīng)優(yōu)先選用 EN-GJS-600-10，同時(shí)高長(zhǎng)率均較高，由此可知：高硅球墨鑄鐵與普通球墨鑄鐵相比，不僅強(qiáng)度

圖 1.3 硅含量與其腐蝕速率的關(guān)系Fig.1.3 Relationship between silicon content and corrosion rate表 1.2 高硅球墨鑄鐵與普通球墨鑄鐵硬度均勻性對(duì)比表2 Comparison of hardness uniformity of high silicon nodular cast iron and commocast iron及變化幅度普通鐵素體-珠光體球墨鑄鐵 高硅球墨鑄鐵QT450-10 QT500-7 QT600-3 EN-GJS-450-18 EN-GJS-500-14 EN 160~210 170~230 190~270 170~200 185~215 度（HB） 50 60 80 30 30 上簡(jiǎn)單分析了高硅球墨鑄鐵的性能優(yōu)勢(shì)，在本課題中，根據(jù)高硅球墨鑄識(shí)，對(duì)高硅球墨鑄鐵的性能特征進(jìn)行了以下總結(jié)：1）高硅球墨鑄鐵相比較普通球墨鑄鐵，具有高抗拉強(qiáng)度，高屈服強(qiáng)度和良特性，同時(shí)具有良好的機(jī)械加工性能、化學(xué)性能。在高溫環(huán)境下，高
【參考文獻(xiàn)】

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2 黃海軍;徐逸帆;疏達(dá);韓延峰;王俊;孫寶德;;熔體超聲處理對(duì)高純鋁凝固組織的影響(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2014年07期

3 王成軍;韓董董;陳蕾;蔣遠(yuǎn)遠(yuǎn);;振動(dòng)技術(shù)在金屬材料鑄造成形中的應(yīng)用與發(fā)展[J];河北科技大學(xué)學(xué)報(bào);2014年03期

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5 張伯明;王繼祥;;高Si球墨鑄鐵的新發(fā)展[J];現(xiàn)代鑄鐵;2013年05期

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本文編號(hào)：2848772