CADI磨球成分设计及其热处理工艺优化
发布时间：2021-11-14 07:23
随着采矿业的发展,半自球磨机尺寸的增大,磨球的市场需求也,对磨球的综合力学性能的要求也逐年提高,含碳化物等温淬火球墨铸铁（CADI）磨球作为一种新型磨球在由于其优异的综合力学性能,逐渐在磨球市场中受到越来越多的关注,但CADI磨仍存在一些问题急需解决。本论文针对CADI磨球发生掉皮、破碎不耐磨等缺陷,在前期工作的基础上,通过对不同的Cr、Mn、Cu元素含量以及不同热处理工艺下,对CADI磨球使用使用彩色金相技术进行物相组织分析,通过研究其物相组成与物相形态的变化对CADI磨球的综合力学性能的影响,并对现有的CADI磨球进行成分和热处理的优化,试制了优化后的磨球。本文的研究结果表明,CADI磨球组织由贝氏体、马氏体、碳化物、残余奥氏体和石墨球组成,随着Cr含量的增加,CADI磨球中碳化物的含量增加,其形态逐渐向连续的块状组织转变,使CADI磨球的硬度增大,但其韧性也急剧恶化;随着Mn元素含量的增加CADI磨球中碳化物含量增加,稳定的残余奥氏体含量也有所增加,其硬度逐渐增大,韧性降低;随着Cu元素的增加,CADI磨球中贝氏体含量增加,CADI磨球的韧性增大,硬度降低。在相同的等温淬火温度下...
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a):较低转速下(b):一定转速下(c):较高转速下球磨机工作示意图
摘要9图1.2工艺窗口示意图1.3.4合金元素对CADI磨球组织性能的影响CADI材料的成分对材料的组织性能起着非常重要的作用，化学成分对CADI组织性能的主要是影响组织的分布和拓宽“工艺窗口”，本实验中CADI磨球材料主要为基础元素C、Si、Mn以及合金元素Cr、Cu。这些元素对CADI组织性能的影响主要有：1.C元素：碳元素首先是球墨铸铁中球状石墨的形成元素，较高的含碳量可以阻碍渗碳体的析出，同时使材料获得较好的流动性，增加其液态膨胀率，改善材料的铸造性能。还能影响残余奥氏体的数量和残余奥氏体的含碳量从而影响残余奥氏体的稳定性，进而影响到材料的抗拉强度和韧性，以及材料的加工硬化能力。2.Si元素：一定含量的硅可以增加组织中铁素体的物相含量，促进碳元素在奥氏体中的扩散，使贝氏体生长时排出的碳向奥氏体中富集，提高残余奥氏体的稳定性，从而提高残余奥氏体含量。但硅元素含量过高又会导致奥氏体数量减少，这是因为硅元素可以缩小奥氏体区，硅元素会减小奥氏体与珠光体的自由能差，降低奥氏体化速度。在凝固过程中，硅可以促进石墨化并抑制碳化物在晶界处的形成。在奥氏体化过程中，硅元素可以细化奥氏体的晶粒。在等温淬火过程中，硅元素会抑制和延迟奥氏体中碳化物的析出；硅可以明显的提高材料的Ms点但是硅元素会降低奥氏体中碳的固溶量并升高中温区域的拐点，因此可以促进铁素体组织在转变的初期即大量的形核，使未开始发生相变的奥氏体组织中的碳含量增高，可以提高残余奥氏体的稳定性，抑制空冷阶段中马氏体的形成。在力学性能上则表现为，其冲击韧性值随硅元素的含量增加而升高，硬度值随硅元素含量的增加而降低。
合箱后金属型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]贝氏体相变新理论及研究历程[J]. 刘宗昌,计云萍. 热处理. 2018(05)
[2]喂丝法球化处理在球墨铸铁生产中的应用[J]. 刘印阁,马志永. 铸造. 2018(06)
[3]Effects of austempering temperature on microstructure and surface residual stress of carbidic austempered ductile iron（CADI） grinding balls[J]. Jin-hai Liu,Peng Xiong,Bin-guo Fu,Wei-ting Yang,Xue-bo Zhao,Zi-ang Han,Guo-lu Li. China Foundry. 2018(03)
[4]基于数值模拟技术的大直径磨球热处理工艺优化[J]. 焦岩,李祖来,山泉,周荣,蒋业华,毕金凤,韦贺. 热加工工艺. 2018(08)
[5]球墨铸铁工艺探析[J]. 武惠敏,张凤清. 铸造设备与工艺. 2017(05)
[6]等温淬火球墨铸铁研发工作的进展与发展趋势[J]. 曾艺成,李克锐,张忠仇,徐明君,卫东海. 铸造. 2017(09)
[7]高温预处理及等温淬火工艺对含碳球墨铸铁力学性能的影响[J]. 陈传胜,刘建升,祖方遒. 金属热处理. 2016(04)
[8]国内外CADI的发展现状与趋势[J]. 刘金海,王昆军,李国禄,赵雪勃,董天顺,张建军. 现代铸铁. 2015(06)
[9]9MnCr钢的连续冷却转变及等温淬火工艺[J]. 程俊业,赵爱民,耿志达,董瑞,汪小培,丁然. 金属热处理. 2013(06)
[10]Mn、Cu对球墨铸铁组织性能的影响[J]. 胡勇,饶丽,陈国香. 兵器材料科学与工程. 2012(04)
硕士论文
[1]含铌铬钼耐磨铸钢的热力学分析和组织与性能研究[D]. 徐扬.上海大学 2016
[2]中高碳低合金钢磨球淬火质量效应的研究[D]. 李为达.河北工业大学 2015
[3]锰对含碳化物等温淬火球墨铸铁组织及性能的影响[D]. 李路.郑州大学 2013
[4]热处理工艺对含碳化物等温淬火球铁性能的影响[D]. 刘建升.合肥工业大学 2012
[5]钒对含碳化物等温淬火球墨铸铁组织和性能的影响[D]. 马永华.郑州大学 2011
[6]含碳化物奥铁体球墨铸铁磨球新型热处理工艺及磨球失效机理研究[D]. 杨兆禹.河北工业大学 2011
[7]热处理工艺参数对等温淬火球墨铸铁切削加工性能影响的研究[D]. 王持红.苏州大学 2010
[8]高强高韧等温淬火球墨铸铁（ADI）的实验研究[D]. 公永建.郑州大学 2009
[9]复合金属型铸造铬系磨球早期失效机理的研究[D]. 张晓博.河北工业大学 2007
本文编号：3494206
【文章来源】：昆明理工大学云南省
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
(a):较低转速下(b):一定转速下(c):较高转速下球磨机工作示意图
摘要9图1.2工艺窗口示意图1.3.4合金元素对CADI磨球组织性能的影响CADI材料的成分对材料的组织性能起着非常重要的作用，化学成分对CADI组织性能的主要是影响组织的分布和拓宽“工艺窗口”，本实验中CADI磨球材料主要为基础元素C、Si、Mn以及合金元素Cr、Cu。这些元素对CADI组织性能的影响主要有：1.C元素：碳元素首先是球墨铸铁中球状石墨的形成元素，较高的含碳量可以阻碍渗碳体的析出，同时使材料获得较好的流动性，增加其液态膨胀率，改善材料的铸造性能。还能影响残余奥氏体的数量和残余奥氏体的含碳量从而影响残余奥氏体的稳定性，进而影响到材料的抗拉强度和韧性，以及材料的加工硬化能力。2.Si元素：一定含量的硅可以增加组织中铁素体的物相含量，促进碳元素在奥氏体中的扩散，使贝氏体生长时排出的碳向奥氏体中富集，提高残余奥氏体的稳定性，从而提高残余奥氏体含量。但硅元素含量过高又会导致奥氏体数量减少，这是因为硅元素可以缩小奥氏体区，硅元素会减小奥氏体与珠光体的自由能差，降低奥氏体化速度。在凝固过程中，硅可以促进石墨化并抑制碳化物在晶界处的形成。在奥氏体化过程中，硅元素可以细化奥氏体的晶粒。在等温淬火过程中，硅元素会抑制和延迟奥氏体中碳化物的析出；硅可以明显的提高材料的Ms点但是硅元素会降低奥氏体中碳的固溶量并升高中温区域的拐点，因此可以促进铁素体组织在转变的初期即大量的形核，使未开始发生相变的奥氏体组织中的碳含量增高，可以提高残余奥氏体的稳定性，抑制空冷阶段中马氏体的形成。在力学性能上则表现为，其冲击韧性值随硅元素的含量增加而升高，硬度值随硅元素含量的增加而降低。
合箱后金属型示意图
【参考文献】：
期刊论文
[1]贝氏体相变新理论及研究历程[J]. 刘宗昌,计云萍. 热处理. 2018(05)
[2]喂丝法球化处理在球墨铸铁生产中的应用[J]. 刘印阁,马志永. 铸造. 2018(06)
[3]Effects of austempering temperature on microstructure and surface residual stress of carbidic austempered ductile iron（CADI） grinding balls[J]. Jin-hai Liu,Peng Xiong,Bin-guo Fu,Wei-ting Yang,Xue-bo Zhao,Zi-ang Han,Guo-lu Li. China Foundry. 2018(03)
[4]基于数值模拟技术的大直径磨球热处理工艺优化[J]. 焦岩,李祖来,山泉,周荣,蒋业华,毕金凤,韦贺. 热加工工艺. 2018(08)
[5]球墨铸铁工艺探析[J]. 武惠敏,张凤清. 铸造设备与工艺. 2017(05)
[6]等温淬火球墨铸铁研发工作的进展与发展趋势[J]. 曾艺成,李克锐,张忠仇,徐明君,卫东海. 铸造. 2017(09)
[7]高温预处理及等温淬火工艺对含碳球墨铸铁力学性能的影响[J]. 陈传胜,刘建升,祖方遒. 金属热处理. 2016(04)
[8]国内外CADI的发展现状与趋势[J]. 刘金海,王昆军,李国禄,赵雪勃,董天顺,张建军. 现代铸铁. 2015(06)
[9]9MnCr钢的连续冷却转变及等温淬火工艺[J]. 程俊业,赵爱民,耿志达,董瑞,汪小培,丁然. 金属热处理. 2013(06)
[10]Mn、Cu对球墨铸铁组织性能的影响[J]. 胡勇,饶丽,陈国香. 兵器材料科学与工程. 2012(04)
硕士论文
[1]含铌铬钼耐磨铸钢的热力学分析和组织与性能研究[D]. 徐扬.上海大学 2016
[2]中高碳低合金钢磨球淬火质量效应的研究[D]. 李为达.河北工业大学 2015
[3]锰对含碳化物等温淬火球墨铸铁组织及性能的影响[D]. 李路.郑州大学 2013
[4]热处理工艺对含碳化物等温淬火球铁性能的影响[D]. 刘建升.合肥工业大学 2012
[5]钒对含碳化物等温淬火球墨铸铁组织和性能的影响[D]. 马永华.郑州大学 2011
[6]含碳化物奥铁体球墨铸铁磨球新型热处理工艺及磨球失效机理研究[D]. 杨兆禹.河北工业大学 2011
[7]热处理工艺参数对等温淬火球墨铸铁切削加工性能影响的研究[D]. 王持红.苏州大学 2010
[8]高强高韧等温淬火球墨铸铁（ADI）的实验研究[D]. 公永建.郑州大学 2009
[9]复合金属型铸造铬系磨球早期失效机理的研究[D]. 张晓博.河北工业大学 2007
本文编号：3494206
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