本文關(guān)鍵詞：熱處理對奧氏體球鐵組織和性能的影響及增壓器殼體的研制

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【摘要】：渦輪增壓器可提高發(fā)動機(jī)功率,減少汽車尾氣排放,在節(jié)能減排方面發(fā)揮巨大的作用。渦輪增壓器殼體在汽車停車和啟動過程中,不斷地經(jīng)歷降溫、升溫的交替變換過程,工況條非常惡劣,因此對材料的性能有較高要求。高鎳奧氏體球墨鑄鐵由于其良好的高溫性能,成為目前渦輪增壓器殼體生產(chǎn)廣泛使用的材料。本論文通過正交試驗(yàn)研究了高鎳奧氏體球鐵的熱處理工藝,利用金相組織觀察、掃描電鏡及能譜分析、X射線衍射分析等手段,研究了熱處理對高鎳奧氏體球鐵組織、力學(xué)性能、熱疲勞、高溫抗氧化及耐腐蝕性能的影響,并開發(fā)了高鎳奧氏體球鐵渦輪增壓器殼體的生產(chǎn)工藝。研究結(jié)論如下：正交試驗(yàn)制定的熱處理工藝為：1040℃保溫3h后,出爐空冷。各工藝參數(shù)對碳化物體積分?jǐn)?shù)的影響大小程度依次為冷卻方式、加熱溫度、保溫時間。高鎳奧氏體球鐵組織為奧氏體+球狀石墨+碳化物。鑄態(tài)組織中碳化物數(shù)量較大,形貌為不規(guī)則骨架狀,大小不均均；熱處理后碳化物形貌為孤島狀,形狀規(guī)則,分布均勻,數(shù)量明顯減少。高鎳奧氏體球鐵經(jīng)熱處理,抗拉強(qiáng)度由488MPa下降為442MPa,硬度由158.8HBW下降為144.2HBW,伸長率由20.6%上升為25.2%。熱處理后組織中碳化物呈孤島狀分布于晶間,可強(qiáng)化晶界,有效阻礙高溫時位錯的移動,阻止了裂紋的產(chǎn)生和擴(kuò)展,改善了高鎳奧氏體球鐵的熱疲勞性能。以850℃、900℃、950℃為循環(huán)上限溫度進(jìn)行200次熱疲勞循環(huán),鑄態(tài)試樣裂紋長度分別為4.51mm、6.02mm、7.11mm;熱處理態(tài)試樣的裂紋長度分別為4.05mm、5.56mm、6.43mm。熱處理對高鎳奧氏體球鐵的高溫抗氧化性能沒有影響,經(jīng)900℃高溫氧化150h后,鑄態(tài)和熱處理態(tài)試樣的表面均形成由Fe2O3、Cr2O3、NiCr2O4、FeCr2O4等構(gòu)成的致密氧化膜,能夠有效阻止內(nèi)部組織繼續(xù)氧化,具有良好的抗氧化性能,鑄態(tài)試樣和熱處理態(tài)試樣的單位面積氧化增重?zé)o明顯差別,氧化等級均達(dá)到抗氧化級別。經(jīng)熱處理后,高鎳奧氏體球鐵的腐蝕電位由-0.389V上升為-0.382V；腐蝕電流密度由1.561×10-6A/cm2下降為8.238x10-7A/cm2,耐腐蝕性能顯著提高。渦輪增壓器殼體的生產(chǎn)工藝為：采用鐵型覆砂造型工藝,設(shè)計活塊冷鐵對孤立熱節(jié)進(jìn)行激冷;采用蓋包法球化工藝,包底+隨流復(fù)合孕育工藝；采用大流量、高溫快澆工藝,首箱澆注溫度≤1560℃,末箱澆注溫度≥1470℃；熱處理工藝為1040℃保溫3h后出爐空冷。本論文研制的渦輪增壓器殼體基體組織為奧氏體和少量碳化物,石墨球化等級為1～2級,球化率≥90%,石墨大小等級為6-7級,孔隙率≤1%；抗拉強(qiáng)度為421MPa,伸長率為20.5%,硬度為146HBW,各項(xiàng)組織及性能指標(biāo)均滿足渦輪增壓器殼體要求。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U464.135;TG164.2

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