钛氮对奥氏体高铬铸铁组织及性能的影响

发布时间：2020-04-11 02:32

【摘要】：高铬白口铸铁的抗磨损能力很强,在工业生产的许多领域广泛使用。有的机械部件要在高温、高压、激冷等恶劣环境中使用,比如轧辊、穿孔机导板等等。而一般的高铬耐磨铸铁材料在高低温交替环境下中易发生马氏体转变导致体积膨胀,使得机械部件表面易出现裂纹,增加材料磨损速度。因此,开发力学性能和抗磨能力优良的全奥氏体高铬铸铁材料,对此类环境中使用的部件,具有实际的现实意义。本研究使用的原材料是某钢厂生产的奥氏体过共晶高铬白口铸铁,通过金相观察、硬度及冲击韧性测试、耐磨性测试、XRD、SEM等分析测试仪器,探讨热处理工艺及不同钛、氮加入量对高铬铸铁组织、力学性能及耐磨性的影响。研究结果表明:(1)实验用过共晶高铬白口铸铁经950、1000、1050、1100℃不同加热温度,保温2h,回火260℃2h处理后,奥氏体组织未转变成马氏体,材料硬度相对于未热处理时得到了略微提高,1000℃淬火时具有较高的硬度值47.5HRC;并且随着淬火温度的升高,热处理态的磨损量逐渐减小。当温度为1050℃时,耐磨性较好,其磨损量减少到了铸态试样磨损量的39.5%左右。(2)向过共晶高铬白口铸铁中加入适量的Ti和N,与未加Ti、N的试样相比,组织得到明显细化,碳化物的分布更加均匀,长条状初生碳化物逐渐被细化和打断,其硬度和冲击韧性得到明显改善。(3)经过实验对比分析确定1.2%Ti+0.2%N为较佳的成分配比,其硬度值达到49.3HRC,冲击韧性值达到4.49 J/cm~2,相比未加入Ti、N的过共晶高铬白口铸铁原材料,硬度提高了7HRC,冲击韧性提高了49.2%,并且耐磨性也有了很显著的提高,当向高铬铸铁中添加1.2%Ti+0.2%N时,其磨损量为未添加Ti、N的过共晶高铬白口铸铁原材料磨损量的7.44%,表现出较好的耐磨性能。(4)未加入Ti、N时,过共晶高铬白口铸铁的磨损机制主要为粘着磨损,断口断裂类型为脆性解理断裂。随着Ti、N的适量加入,其磨损机制转变为磨粒磨损,同时也使得断口断裂类型转变为准解理断裂。
【图文】：

渗碳体,晶体结构,合金渗碳体,原子尺寸

渗碳体的晶体结构

原子点阵,碳化物,原子,菱形晶系

由图可见，Cr 原子与 Fe 原子的排列方式差别不大，并且其原子尺寸近，使得 Cr 原子更容易置换 Fe 原子形成(Cr,Fe)7C3碳化物。M7C3的三种：六方晶系、斜方晶系及菱形晶系[26]，，晶格常数见表 1-1。M7C3碳化物的金相组织，呈孤立的六角杆状或板条状，间断分布于基体削弱了对基体割裂的影响，所以这种碳化物在韧性方面的表现要比其他。
【学位授予单位】：南昌航空大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG143.7

【参考文献】