本文關(guān)鍵詞：玻璃模具用灰鑄鐵表面超細(xì)球墨化處理研究

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【摘要】：灰鑄鐵玻璃模具使用工況復(fù)雜,內(nèi)腔需具備高的耐熱疲勞性和抗氧化性,主體需具備高的導(dǎo)熱性,前者要求石墨細(xì)小彌散,最好呈球形,后者要求石墨最好為連續(xù)的片狀,尚無(wú)單一金屬可以滿足這種矛盾的組織與性能要求。在模具內(nèi)腔熱噴涂或鑲鑄異種金屬實(shí)現(xiàn)復(fù)合,一定程度上提高了模具使用性能,但仍存在界面應(yīng)力大、易脫落和工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。本文在對(duì)比研究國(guó)內(nèi)外玻璃模具基礎(chǔ)上,首次提出了激光表面熔凝+石墨化退火的灰鑄鐵表面超細(xì)球墨化處理新方法,并研究?jī)?yōu)化了激光表面熔凝和石墨化退火工藝,采用OM、SEM和XRD等手段分析了其組織性能。灰鑄鐵表面超細(xì)球墨化處理豐富了玻璃模具表面處理技術(shù),具有重要的應(yīng)用價(jià)值和潛力。研究結(jié)果表明：玻璃模具的失效往往從內(nèi)腔開(kāi)始,是一種低周疲勞現(xiàn)象,其壽命主要由塑性決定。國(guó)內(nèi)外玻璃模具的組織均為梯度石墨結(jié)構(gòu),從模具內(nèi)腔的細(xì)小片狀D型石墨過(guò)渡到外緣的A型片狀石墨。鑄鐵的耐熱疲勞壽命與國(guó)內(nèi)外玻璃模具實(shí)際上機(jī)使用壽命一致,在石墨形態(tài)相同時(shí),耐熱疲勞性能由基體組織決定,國(guó)外灰鑄鐵基體中鐵素體體積分?jǐn)?shù)達(dá)到98%,大于國(guó)內(nèi)的90%鐵素體含量,塑性好而具有高的低周疲勞壽命。激光表面熔凝+石墨化退火工藝可以實(shí)現(xiàn)灰鑄鐵表面超細(xì)球墨化處理,在優(yōu)化的工藝條件下超細(xì)球墨化處理層深度可達(dá)2mm、球墨平均直徑約為0.66μm、石墨析出的面密度高達(dá)105個(gè)/mm2。激光表面熔凝后可在鑄鐵表面獲得針狀馬氏體、片層狀滲碳體和殘余奧氏體組織,熔凝層深度和寬度決定于激光功率(P)、掃描速度(v)和離焦量(z),優(yōu)化的工藝參數(shù)為P=2000 W、v=15 mm/s、z=18 mm。熔凝層組織的退火轉(zhuǎn)變主要決定于溫度,退火過(guò)程中非平衡組織轉(zhuǎn)變、成分均勻化和石墨化過(guò)程共存,850℃、900℃和950℃等臨界溫度以上退火4h均可在鐵素體基體上獲得超細(xì)球狀石墨,其粒徑遠(yuǎn)低于國(guó)標(biāo)GB/T 9441-2009最細(xì)小等級(jí)8級(jí)球墨,分析認(rèn)為石墨的球化機(jī)制與鑄鐵的成分、快速熔凝工藝等有關(guān)。鑄鐵表面超細(xì)球墨化處理不改變鑄鐵內(nèi)部的組織形態(tài),可使鑄鐵表層的耐熱疲勞性能和抗氧化性能提高至普通D型石墨鑄鐵的2倍以上。
【關(guān)鍵詞】：玻璃模具 灰鑄鐵 激光表面熔凝 球墨化
【學(xué)位授予單位】：南京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TG174.4;TG76
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-21
• 1.1 玻璃模具材料概述10-15
• 1.1.1 玻璃模具使用工況和失效形式10-12
• 1.1.2 玻璃模具用鑄鐵的分類(lèi)和研究進(jìn)展12-15
• 1.2 鑄鐵激光表面熔凝處理15-18
• 1.2.1 激光表面熔凝處理的定義15-16
• 1.2.2 激光表面熔凝處理的特點(diǎn)16
• 1.2.3 激光表面熔凝工藝16-17
• 1.2.4 鑄鐵激光表面烙凝處理的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.3 鑄鐵的固態(tài)石墨化退火18-19
• 1.4 本課題的研究?jī)?nèi)容和意義19-21
• 2 試驗(yàn)內(nèi)容及方法21-29
• 2.1 實(shí)驗(yàn)材料21
• 2.2 試驗(yàn)設(shè)備21-22
• 2.3 課題研究思路22-23
• 2.4 表面超細(xì)球墨化處理試驗(yàn)23-26
• 2.4.1 激光表面熔凝試驗(yàn)23-24
• 2.4.2 固態(tài)石墨化退火24-26
• 2.5 微觀組織觀察和分析26-27
• 2.5.1 金相試樣制備26
• 2.5.2 微觀組織觀察及成分分析26-27
• 2.6 力學(xué)性能試驗(yàn)27
• 2.6.1 顯微硬度試驗(yàn)27
• 2.6.2 抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)27
• 2.7 熱疲勞試驗(yàn)27-28
• 2.8 抗氧化性試驗(yàn)28-29
• 3 國(guó)內(nèi)外玻璃模具用灰鑄鐵研究及表面超細(xì)球墨化處理構(gòu)想29-41
• 3.1 國(guó)內(nèi)外玻璃模具用灰鑄鐵組織研究29-33
• 3.1.1 梯度石墨結(jié)構(gòu)29-30
• 3.1.2 基體組織30-33
• 3.2 國(guó)內(nèi)外玻璃模具用灰鑄鐵性能研究33-36
• 3.2.1 力學(xué)性能33-34
• 3.2.2 耐熱疲勞性能34-36
• 3.2.3 抗氧化性能36
• 3.3 玻璃模具用灰鑄鐵表面超細(xì)球墨化處理構(gòu)想36-39
• 3.4 本章小結(jié)39-41
• 4 玻璃模具用灰鑄鐵激光表面熔凝處理研究41-54
• 4.1 激光表面熔凝層顯微組織分析41-45
• 4.1.1 熔凝層的典型形貌特征41-42
• 4.1.2 熔凝層的微觀組織結(jié)構(gòu)42-44
• 4.1.3 熔凝層的顯微硬度44-45
• 4.2 激光參數(shù)對(duì)玻璃模具用灰鑄鐵表面熔凝層的影響45-53
• 4.2.1 激光參數(shù)對(duì)熔凝層尺寸的影響46-47
• 4.2.2 激光參數(shù)對(duì)熔凝層表面質(zhì)量的影響47-49
• 4.2.3 激光參數(shù)對(duì)熔凝層微觀組織的影響49-53
• 4.3 本章小結(jié)53-54
• 5 玻璃模具用灰鑄鐵激光表面熔凝層的石墨化退火研究54-68
• 5.1 石墨化退火對(duì)熔凝層顯微組織的影響54-59
• 5.1.1 低溫石墨化退火54-55
• 5.1.2 臨界溫度范圍退火55-56
• 5.1.3 高溫石墨化退火56-59
• 5.2 石墨化退火對(duì)熔凝層硬度的影響59-60
• 5.3 激光表面熔凝層的球墨化機(jī)制60-62
• 5.4 表面球墨化處理層的耐熱疲勞性和抗氧化性62-66
• 5.4.1 耐熱疲勞性能62-64
• 5.4.2 抗氧化性能64-66
• 5.5 本章小結(jié)66-68
• 6 結(jié)論68-70
• 7 展望70-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-77
• 附錄77

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：983165