V法铸造制备高强度高韧性球墨铸铁缸套的研究

发布时间：2017-10-16 16:26

  本文关键词：V法铸造制备高强度高韧性球墨铸铁缸套的研究

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【摘要】：球墨铸铁同时具有钢的韧性和灰铸铁的铸造性能,广泛应用于汽车和轮船等部件上。然而,普通铸态球墨铸铁如QT400-18和QT700-2无法同时获得较高的强度和韧性,限制球墨铸铁的应用范围。因此,进一步提高球墨铸铁的强度和韧性是十分必要的。但是,同时提高球墨铸铁的强度和韧性是材料科学领域的难题之一。一般地,材料强度提升必然伴随着韧性下降。基于上述原因,本课题采用合金化法对铸态高强韧球墨铸铁进行研究,并成功制备出铸态高强韧QT700-6合金,随后对铸态高强韧球墨铸铁进行低温石墨化退火处理,进一步提高其强度和韧性。采用扫描电镜观察分析铸态高强韧QT700-6合金组织形貌,结果表明:铸态QT700-6合金中的珠光体/铁素体为9:1。铸态组织中石墨球直径小于40μm,其细化机制主要为铌与碳在液相中形成碳化物增加异质形核核心和合金元素抑制石墨长大。局部珠光体团区域珠光体层片间距248nm,为索氏体型珠光体,对位错运动具有阻碍作用,从而有效地提高球墨铸铁的抗拉强度。铸态高强韧QT700-6合金拉伸断裂方式为以解理断裂为主的混合断裂方式,微裂纹主要形成位置是在石墨和珠光体基体的界面处,随着应力值的增加,裂纹逐渐扩展直到发生断裂。铸态高强韧QT700-6合金冲击断裂是由石墨-基体的界面开裂引起的,从微观断裂模式来看,其脆性断裂的主要为穿晶断裂。对铸态高强韧QT700-6合金进行低温石墨化退火处理,结果表明:经过0.5h低温退火处理后,铸态QT700-6合金性能指标变为QT740-7,且铸态组织中原有的不圆整或者球化效果不理想的石墨球会向圆整石墨转变,可略微提高球化级别,石墨的平均直径也略有增加,并且铸态中球化效果比较理想石墨即圆整石墨的周围组织中出现了部分点状石墨,石墨形态转变有利于提高球墨铸铁的强度和韧性。此外,由于渗碳体发生分解,珠光体层片平均间距增加,同时基体中还出现粒状珠光体。热处理试样与铸态QT700-6合金试样的断裂方式相似,热处理拉伸试样断口中的解理台阶数目略少于铸态试样,而韧窝数目要多于铸态试样,其有利于韧性的提高。对比分析铸态和热处理冲击试样断口表面粗糙度发现,热处理冲击试样的表面粗糙度大于铸态试样。
【关键词】：铸态QT700-6合金 石墨球 断裂行为 珠光体层片间距 低温退火热处理
【学位授予单位】：沈阳工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG255
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-20
• 1.1 V法铸造生产概况9-12
• 1.1.1 V法铸造的原理10
• 1.1.2 V法铸造的工艺流程10-11
• 1.1.3 V法铸造的优缺点11-12
• 1.2 高强韧球墨铸铁的国内外研究现状12-18
• 1.2.1 球墨铸铁的发展现状12
• 1.2.2 高强韧球墨铸铁的研究现状12-13
• 1.2.3 高强韧球墨铸铁的合金化处理13-15
• 1.2.4 高强韧球墨铸铁的热处理15
• 1.2.5 球墨铸铁微观断裂机理15-18
• 1.3 球墨铸铁缸套研究现状18-19
• 1.4 存在问题及研究内容19-20
• 第2章 实验材料与方法20-23
• 2.1 化学成分设计20
• 2.2 实验材料20
• 2.3 力学性能检测20-22
• 2.3.1 布氏硬度检测20-21
• 2.3.2 拉伸性能检测21
• 2.3.3 冲击性能检测21-22
• 2.4 组织观察及分析22-23
• 2.4.1 显微金相观察22
• 2.4.2 SEM金相及断口观察22
• 2.4.3 激光共聚焦断口三维形貌观察22-23
• 第3章 铸态高强韧QT700-6 合金的研究及缸套制备23-42
• 3.1 石墨球对铸态高强韧QT700-6 合金的影响23-27
• 3.2 铸态QT700-6 合金珠光体层片间距27-29
• 3.3 合金元素对高强韧QT700-6 的影响29-30
• 3.4 拉伸断裂分析30-33
• 3.5 冲击断裂分析33-37
• 3.6 铸态高强韧球墨铸铁缸套的制备37-40
• 3.7 本章小结40-42
• 第4章 热处理对铸态QT700-6 合金的组织和性能的影响42-58
• 4.1 低温热处理工艺42-45
• 4.2 石墨球变化及特征45-48
• 4.3 基体组织的改变48
• 4.4 珠光体发生分解48-51
• 4.5 拉伸及冲击断裂分析51-55
• 4.6 布氏硬度分析55
• 4.7 消除残余应力55-56
• 4.8 本章小结56-58
• 第5章 结论58-59
• 参考文献59-64
• 在学研究成果64-65
• 致谢65

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本文编号：1043721