电磁离心铸造高速钢组织与性能研究研究.pdf

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网友wz_198620近日为您收集整理了关于电磁离心铸造高速钢组织与性能研究研究的文档，希望对您的工作和学习有所帮助。以下是文档介绍：分类号:TG14210710-2009025006博士学位论文电磁离心铸造高速钢组织与性能研究张天明导师姓名职称谷立臣教授申请学位级别博士学科专业名称机械电子工程论文提交日期2013年5月6日论文答辩日期2013年6月21日学位授予单位长安大学StudyonMicrostructureandProperties ofHigh entrifugalCastingADissertationSubmittedfor the DegreeofDoctorCandidate:ZhangTianmingSupervisor:Prof.Gu LichenChang’anUniversity,Xi’an,ChinaI摘要钢铁工业中,轧辊是使轧材产生塑性变形的主要工具。在轧制过程中,轧辊与轧材直接接触,其失效形式主要为辊面裂纹、压痕等异常磨损。为了提高轧辊的表面耐磨性,材料科学工作者从冷硬铸铁到高铬铸铁以及高碳高速钢不断改进轧辊材料。高铬铸铁轧辊以其良好的硬度与韧性相配合在20世纪90年代得到广泛关注,而其不足点在于耐磨性对工作温度非常敏感。高速钢轧辊具有良好的热稳定性以及优异的力学性能,从问世开始就受(来源：[])到人们的普遍关注。因此,开展高速钢轧辊的制备工艺和力学性能研究对于促进轧辊制备技术的进步具有重要的意义。本文在拟定高速钢化学成分的前提下,采用自制的电磁离心铸造装置制备了高速钢耐磨层。利用光学显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、能谱分析、X射线衍射等分析手段观察研究了普通砂型铸造、离心铸造和电磁离心铸造三种方法下工艺参数对高速钢凝固组织以及热处理后组织的影响规律,并利用Fluent软件对高速钢电磁离心铸造成型工艺进行了热流磁耦合数值模拟分析。结果显示,高速钢的凝固组织主要由碳化物(MC+M2C+M7C3)+马氏体+残余奥氏体组成。离心铸造过程中,随着离心转速的提高,粒状碳化物逐渐变小,呈现均匀化、弥散化分布趋势,共晶组织中的碳化物板条逐渐变细、变短。添加电磁力搅拌作用后,随着磁场强度的增加,高速钢凝固组织中碳化物颗粒尺寸进一步变小,角状碳化物的尖角逐渐变圆润,向球团状过度;粒状碳化物在基体中的分布逐渐变均匀,弥散;共晶组织中碳化物板条呈现出长度逐渐变短而间距逐渐增大的趋势,合金元素的分布(来源：[])更加均匀。在淬火温度为1200℃+560℃两次回火条件下,高速钢基体组织中析出尺寸分布在220-260nm范围的纳米级二次细小碳化物,并随着淬火温度的升高不断增多,且均匀、弥散地分布在马氏体基体中,为提高高速钢的红硬性奠定了组织基础。通过硬度试验、冲击试验及磨损试验,研究了普通砂型铸造、离心铸造及电磁离心铸造三种方法的工艺参数对高速钢热处理后力学性能的影响。实验结果表明,随着离心转速的增加,高速钢热处理后的硬度值呈现先增大后降低的趋势,当离心转速为1100r/min时硬度达到峰值,而离心转速对高速钢冲击韧性的影响不明显。在相同的热处理条件下,随着磁场强度的增加,高速钢的硬度呈现先增大后下降的趋势;当磁场强度为0.10T时,高速钢硬度最大,冲击韧性最佳。高速钢的磨损量随着淬火温度的升高不断减少,在淬火温度为1200℃+560℃两次回火时,高速钢的耐磨性最高。II热流磁耦合数值模拟分析结果表明,金属液从浇口处呈抛物线流入高速旋转着的铸型内,紧贴铸型内壁面并以螺旋线的形式沿轴向运动,其最大速度和铸(来源：[])型内层的转速相同。高速钢在凝固过程中,温度分布是非均匀的,在轴向上为两端向中间的凝固顺序,在径向上为轧辊外径向内径的凝固顺序。在同一位置点的某一确定浇注时刻,离心铸造与电磁离心铸造的内部液流对铸型的压力和液流的流速存在差异,表明电磁力对铸型内部液流起到了搅拌作用。关键词:高速钢组织;电磁离心铸造;磁场强度;力学性能;数值模拟IIIAbstractIntheironandsteelindustry,rollerisamaininstrumenttodeformtherolledproductsplastically.Duringtherollingprocess,rollerscontactwithrolledproductsdirectly,thusmanifestingthefailuremodeofabnormalwear,suchascrackandindentationonthesurface.Inordertoimprovethesurfaceabrasionresistance,(来源：[])materialsscientistshavedevelopedrollmaterialsfromchilledcastirontohighchromiumcastironandhighcarbonhighspeedsteel.Vastattentionwasputintohighchromiumcastironinthe1990sduetoitsgoodmatchofhardnessandtoughness,however,thedefectliesinthatthewearresistanceofhighchromiumcastironisverysensitivetotheworkingtemperature.Withgoodthermalstabilityandexcellentmechanicalproperties,thehighspeedsteelhasreceivedextensiveattentionrecently.Therefore,itisofgreatsignifi(来源：[])cancetostudyonthepreparationprocessandmechanicalproperties ofhigh speedsteel forpromotingthe rollpreparation techniques.entrifugalcasting()device.Theeffectofprocessparametersofsandcasting,)onthemicrostructuresofas-castandheattreatmentofhighspeedsteelwasstudiedbymeansofopticalmicroscopy,scanningelectronmicroscopy,transmissionelectronmicroscope,energydispersivespectrometerandX-raydiff

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