耐热砂轮模具用蠕墨铸铁及石墨畸变的研究

发布时间：2017-08-29 23:06

  本文关键词：耐热砂轮模具用蠕墨铸铁及石墨畸变的研究

  更多相关文章： 中硅钼蠕铁 铬 力学性能 耐磨性能 抗热疲劳性能

【摘要】：耐热蠕墨铸铁制备的砂轮模具使用寿命不理想,同时砂轮模具材料需要具有良好的高温抗拉强度、耐磨性和抗热疲劳性。本文研究铬的添加对中硅钼蠕铁的高温拉伸性能、耐磨性和抗热疲劳性能的影响,从而达到提升模具使用寿命的目的。同时借助液淬试验研究石墨畸变过程,并利用所得规律分析铬在铁液凝固过程对铸态组织的影响。研究表明,铬的添加对蠕化率的影响不大,但使石墨总量减少,珠光体和碳化物含量增加,使中硅钼蠕铁的抗拉强度增加。含0.71wt.%铬的试样的抗拉强度比未添加铬的蠕铁试样提高了7.3%,同时硬度由200HBW提高到232HBW。在800℃条件下的抗拉强度得到明显的提升,含0.71wt.%铬的中硅钼蠕铁抗拉强度比不含铬的普通中硅钼蠕铁提升了12%。随着铬的添加,中硅钼蠕铁的耐磨性能有所改善,其中含0.71wt.%铬的蠕铁试样耐磨性最好,铬的添加使珠光体和碳化物含量增加,同时铬固溶于铁素体,使铁素体强度增加,导致平均磨损量和平均摩擦系数降低。在石墨周围易于形成裂纹,当裂纹经过石墨时,裂纹沿石墨方向迅速开展,而珠光体和碳化物具有阻碍裂纹的扩展的作用,含0.71wt.%铬的蠕铁试样抗热疲劳性能最好,这是由于铬的添加使中硅钼蠕铁中石墨量减少,裂纹生长的诱因减少,同时珠光体和碳化物含量增多,对裂纹扩展的阻碍作用增强,从而提高了中硅钼蠕铁的抗热疲劳性能。共晶凝固初期形成的蠕墨是由球状石墨畸变而来的,凝固后期形成的蠕墨在残余铁液中长大,生长方式有残余铁液中变质元素含量决定,其生长方向由奥氏体分布决定。在凝固过程中,铬发生正偏析,在凝固后期残余铁液中富集,形成碳化物,同时在碳化物周围基体中铬富集,在共析转变过程中阻碍渗碳体分解,使这一部分组织形成珠光体,所以铬的添加促进碳化物和珠光体形成。综上所述,铬的添加提高了中硅钼蠕铁的抗拉强度、硬度和高温抗拉强度的同时,耐磨性能和抗热疲劳明显提高,使其可以在高温条件下稳定工作,其综合性能明显提高,使耐热砂轮模具的使用寿命得到改善。
【关键词】：中硅钼蠕铁 铬 力学性能 耐磨性能 抗热疲劳性能
【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】：TG143.49;TG76
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-17
• 1.1 国内外研究近况10-11
• 1.1.1 蠕墨铸铁国外研究近况10-11
• 1.1.2 蠕墨铸铁国内研究近况11
• 1.2 蠕墨铸铁应用11-13
• 1.3 耐热砂轮模具材料的现状及模具存在的问题13-14
• 1.3.1 耐热砂轮模具材料的现状13
• 1.3.2 砂轮模具存在的问题13-14
• 1.4 蠕墨铸铁凝固分析所存在的问题14-16
• 1.5 课题研究内容16-17
• 第2章 实验材料与方法17-22
• 2.1 试验材料成分设计17-18
• 2.2 合金的熔炼制备18
• 2.3 显微组织分析18-19
• 2.4 性能测试19-22
• 第3章 耐热蠕墨铸铁显微组织和力学性能22-32
• 3.1 铬对中硅钼耐热蠕墨铸铁显微组织的影响22-26
• 3.1.1 试样的化学成分检测22
• 3.1.2 铬对中硅钼耐热蠕铁石墨形态的影响22-23
• 3.1.3 铬对中硅钼耐热蠕铁基体组织的影响23-25
• 3.1.4 碳化物周围成分分布情况25-26
• 3.2 力学性能26-30
• 3.2.1 室温拉伸性能26-28
• 3.2.2 硬度28-29
• 3.2.3 高温拉伸性能29-30
• 3.3 本章小结30-32
• 第4章 耐热蠕墨铸铁的耐磨性和抗热疲劳性能32-42
• 4.1 铬对中硅钼蠕铁耐磨性能的影响32-35
• 4.2 铬对中硅钼蠕铁抗热疲劳性能的影响35-41
• 4.2.1 铬对中硅钼蠕铁抗热疲劳性能的影响规律36-37
• 4.2.2 裂纹周围成分分布37-38
• 4.2.3 组织对裂纹长大的影响38-41
• 4.3 本章小结41-42
• 第5章 耐热蠕墨铸铁凝固过程观测42-59
• 5.1 石墨析出规律及形貌特征42-46
• 5.1.1 模拟凝固过程42-43
• 5.1.2 石墨析出规律43-45
• 5.1.3 畸变石墨形态45-46
• 5.2 凝固过程中的基体变化46-51
• 5.2.1 石墨的畸变与基体形貌47-48
• 5.2.2 畸变石墨的形成48-50
• 5.2.3 畸变石墨周围基体组织成分分布50-51
• 5.3 铬的凝固过程对铸态组织的影响51-52
• 5.4 碳化物与石墨的分布52-54
• 5.5 石墨与晶界的分布54-56
• 5.6 石墨畸变的影响因素56-57
• 5.7 本章小结57-59
• 第6章 结论59-60
• 参考文献60-63
• 在学研究成果63-64
• 致谢64

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本文编号：755914