【摘要】：高鉻鑄鐵作為一種的優(yōu)異耐磨材料,在采礦、水泥等工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)獲得了廣泛應(yīng)用。然而,傳統(tǒng)鑄造方法生產(chǎn)的高鉻鑄鐵的顯微組織存在基體金屬晶粒和碳化物尺寸粗大的問題,使得其強(qiáng)度和韌性偏低。不但限制了其突出耐磨性能的充分發(fā)揮,而且難以滿足苛刻工況應(yīng)用中的性能要求。鑒于此,本文以氣／水霧化粉末為原料,采用超固相液相燒結(jié)技術(shù)制備具有均勻細(xì)小微觀組織的亞共晶高鉻鑄鐵。首先,研究燒結(jié)工藝對(duì)燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵組織性能的作用規(guī)律,并與成分相近的鑄造高鉻鑄鐵進(jìn)行對(duì)比。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：不同的霧化介質(zhì)對(duì)粉末的組織形貌及燒結(jié)性能有很大影響。氣霧化和水霧化粉末的有效燒結(jié)溫度區(qū)間分別為1230℃-1275℃和1205℃-1254℃。燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵組織主要由M7C3碳化物和馬氏體以及少量奧氏體組成,碳化物均勻的分布在基體上。隨燒結(jié)溫度升高,燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵的致密化速率先快后慢,晶粒和碳化物發(fā)生長大粗化。氣霧化和水霧化粉末制備的亞共晶高鉻鑄鐵的最大燒結(jié)密度均達(dá)到7.63g/cm2,硬度最大值分別為HRC63.0和HRC64.5。由于顯微組織得到了明顯改善,燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵的抗彎強(qiáng)度和沖擊韌性都明顯高于相近合金成分的鑄造高鉻鑄鐵。采用氣霧化粉末在1245℃制備的燒結(jié)制品沖擊韌性為7.8J/cm2,抗彎強(qiáng)度為2365MPa；采用水霧化粉末在1210℃制備的燒結(jié)制品沖擊韌性為6.5J/cm2,抗彎強(qiáng)度為2122MPa。而相近合金成分的鑄造高鉻鑄鐵沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度分別為2.4J/cm2和1008MPa。其次,采用淬火+回火處理,研究熱處理工藝對(duì)燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵組織性能的影響規(guī)律。隨淬火溫度的升高,一次碳化物發(fā)生溶解、聚集長大和球化,二次碳化物則先析出后溶解。晶粒無明顯長大,馬氏體板條尺寸逐漸長大,殘余奧氏體含量增加。燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵宏觀硬度出現(xiàn)先增長后減少的趨勢,最大值達(dá)到66.5HRC。沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度均在950℃淬火溫度取得最大值,分別為6.4J/cm2和2110MPa,超過950℃,沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度顯著下降。選取經(jīng)950℃C淬火處理的燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵進(jìn)行回火處理。隨回火溫度的升高形成a相和二次碳化物組成的混合組織,二次碳化物發(fā)生粗化長大。溫度繼續(xù)升高,混合組織向更加穩(wěn)定的屈氏體組織轉(zhuǎn)變。宏觀硬度隨回火溫度的升高先緩慢上升后急劇下降,最大值為HRC62�；鼗饻囟葹�250℃時(shí),沖擊韌性和抗彎強(qiáng)度達(dá)到最大值,分別為8.0J/cm2和2452MPa。最后,通過沖擊磨粒磨損試驗(yàn),并與相近成分鑄造高鉻鑄鐵進(jìn)行對(duì)比,研究燒結(jié)亞共晶高鉻鑄鐵的沖擊磨粒磨損性能和機(jī)制。在低沖擊功狀態(tài)下,短程顯微切削所占比例較高。隨沖擊功的升高,疲勞剝落磨損加劇,甚至?xí)l(fā)生脆性碎裂,其中疲勞剝落磨損是沖擊磨損過程中造成失重的主要原因。沖擊磨粒磨損試驗(yàn)結(jié)果表明,相比于相近成分的高鉻鑄鐵,由于燒結(jié)高鉻鑄鐵硬度和強(qiáng)韌性的良好配合,使其具有更優(yōu)良的抗沖擊磨料磨損性能。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TG143;TF124.5
【圖文】：

也就是說碳化物對(duì)基體的破壞作用大大減小，因而高銘鑄鐵的初性優(yōu)逡逑于普通白口鑄鐵和低絡(luò)白口鑄鐵。高絡(luò)鑄鐵按照化學(xué)成分可分為過共晶、共晶、逡逑亞共晶高絡(luò)鑄鐵。共晶度由碳和絡(luò)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)確定，圖１－１為民ｉｖｌｉｎＷ綜合ＳｔｏｒｒｎｓＩ７＾逡逑等人的研究成果提出的Ｆｅ－Ｃ－Ｃｒ邋Ｈ元系中的含碳量小于１４％的合金液相面投影圖。逡逑其中位于圖１－１中的Ｕ１－Ｕ２－Ｕ３線段上的化學(xué)成分都是平衡共晶成分。具有這些成逡逑分的液相在共晶溫度直接進(jìn)行共晶反應(yīng)形成共晶組織。成分點(diǎn)位于７－Ｆｅ相區(qū)的合逡逑金凝固組織為亞共晶組織，初生相為ｙ－Ｆｅ，共晶相為奧氏體和碳化物。成分點(diǎn)位逡逑于碳化物相區(qū)的合金凝固后形成過共晶組織，初生相為碳化物。逡逑壚逡逑Ｍ＞ｃ邐ｗ＾ｙ％逡逑圖１．１邋Ｆｅ－Ｃ－ＣｒＨ元系中的含碳量小于１４％的合金液相面投影圖逡逑１逡逑

化物的長大，但生產(chǎn)的高絡(luò)鑄鐵粉末氧含量較高。逡逑與鑄造相比，采用粉末冶金（ＰＭ）方法生產(chǎn)高絡(luò)鑄鐵可Ｗ獲得明顯不一樣的顯逡逑微組織１４９１，如圖１．２所示。首先，在粉末冶金法中使用霧化高絡(luò)鑄鐵粉末為原料，逡逑霧化粉末具有快速凝固材料的組織特征，不僅基體金屬為微晶，而且存在眾多細(xì)逡逑小、均勻分布的碳化物。在燒結(jié)過程中這些細(xì)小、無方向性分布的碳化物一方面逡逑提供了大量的生長核也或者基底，提高了碳化物的形核率，同時(shí)還能夠起阻礙基逡逑體晶粒長大粗化的作用，利于最終獲得細(xì)晶基體加均勻分布碳化物的顯微姐織；逡逑另一方面，粉末冶金通常采用固態(tài)燒結(jié)或者液相燒結(jié)，溫度遠(yuǎn)低于鑄件生產(chǎn)過程逡逑中的烙煉z褐露齲寰Я：吞薊锏納に俁紉偷枚�，有利诱燅得立体形辶x獻(xiàn)醇虻�、连续芯壨的趟E鎩Ｒ蚨�，有望蠟�(zāi)謀湎暈⒆櫓難荼涔毯妥鈧盞膩義霞負(fù)翁卣鰨蠓岣吆轄鸕淖酆狹ρ閱�。辶x蟇W 逡逑圖１．２鑄造高絡(luò)鑄鐵與燒結(jié)高絡(luò)鑄鐵顯微組織對(duì)比逡逑（ａ）鑄造高絡(luò)鑄鐵；（ｂ）燒結(jié)高絡(luò)鑄鐵逡逑１．５燒結(jié)高銘鑄鐵燒結(jié)行為研究逡逑粉末冶金技術(shù)制備高絡(luò)鑄鐵同時(shí)面臨著一個(gè)關(guān)鍵問題

W W逡逑圖２．２栻化預(yù)合金亞共晶高銘鑄鐵粉末形貌逡逑（ａ）氣栻化粉末；（ｂ）水霧化粉末逡逑圖２．３所示為在ＢＴ－９３００Ｈ激光粒度分布測試儀上得到的兩種霧化粉末的粒度逡逑分布情況。從圖中不難看出，霧化粉末的粒度分布屬于典型的正態(tài)分布。其中氣逡逑霧化粉末ｄｓｏ為２２．４９ｔｍｉ，水霧化粉末ｄｓｏ為９．４８＾ｉｍ。逡逑（３）邋ｍ邋Ｊ邋—邋邋邋邋邋：—邋邐邐邐邐邐邋０＾）邋ｉ游邋ｉ邐，，，邋Ｉ邋Ｉ邐！巧南逡逑說保嗎邋／邐－！》．，逡逑

本文編號(hào)：2750492