等温淬火温度对ADI力学性能陡变特性的研究

发布时间：2017-08-24 21:56

  本文关键词：等温淬火温度对ADI力学性能陡变特性的研究

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【摘要】：ADI是球铁毛坯件与热处理相结合的产品,热处理对ADI的最终力学性能有着重要影响,通过适当改变毛坯件的化学成分和等温淬火工艺参数,可以改变基体中针状铁素体和残余奥氏体的比例与组织结构,从而在较大的范围内改变ADI的力学性能形成不同强度级别的ADI。在等温淬火高温(370℃)左右或者低温阶段(230℃)左右对ADI进行热处理会造成ADI的力学性能出现剧烈的变化,在本文中将这种变化称为陡变特性。ADI力学性能在特殊温度段陡变是近年热处理界关心的一个重要领域,从等温淬火温度的角度对ADI的陡变特性进行研究在这个领域还是一个全新的尝试。到目前为止,在这方面的文献报道基本没有,本文通过总结前人在相关领域的研究成果并在大量实验的基础上研究等温淬火温度对ADI力学性能陡变特性的影响机理,明晰了ADI在等温淬火高温阶段和低温阶段发生力学性能陡变的机理。本文中将奥氏体化温度设定为910℃,奥氏体化时间与等温淬火时间分别设定为3.0h、2.5h。本文中选用12组等温淬火温度,将等温淬火温度定为单因素变量对同一批次的球墨铸铁进行热处理得到12组不同力学性能的ADI试件。通过扫描电镜、转靶X射线衍射仪对12组试件的金相组织进行定性与定量分析,并利用相关实验设备测定每组ADI试件的硬度、抗拉强度、伸长率和冲击韧性,寻找ADI的力学性能陡变温度点,分析在陡变温度点ADI力学性能陡变的具体机理。通过将微观组织形态和含量、断口组织的宏观和微观与力学性能进行比较分析等试验方法,充分利用现今已有的ADI理论和研究优势,对ADI试件的力学性能在特殊温度点的陡变特性进行研究阐述,探索ADI力学性能在等温淬火特殊温度点发生陡变特性的具体机理。在理论研究的基础上,将影响机理用到新型ADI材料的制造过程当中,为新型ADI材料的生产提供理论依据,优化新型ADI材料的生产工艺过程。本文主要得出如下结论:1、当等温淬火温度为370℃时,ADI中残余奥氏体含量和残余奥氏体的含碳量达到最高值,分别为44.15%和2.17%。2、ADI的力学性能陡变温度点为230℃、240℃和370℃。其中发生低温陡变特性的包括布氏硬度(230℃)、抗拉强度(240℃);出现高温陡变特性的包括伸长率(370℃)、布氏硬度(370℃)冲击韧性(370℃)。3、ADI的抗拉强度在240℃发生低温陡变特性的主要原因是由于含碳量低的奥氏体在等温淬火阶段发生马氏体相变和在拉伸应变诱发的马氏体相变对基体产生割裂作用引起。4、ADI的硬度在370℃时开始急剧上升主要是因为在这个温度点ADI中开始大规模的析出碳化物,碳化物本身的硬度和细小碳化物硬质点阻碍晶粒的相互移动一方面碳化物本身就具有较高的硬度,渗碳体在高温的作用下破碎成条状和团状成为基体中的硬质点阻碍晶粒间的相互移动。温度高于370℃时碳化物和第二相在冲击力的作用下萌发裂纹增加;另一方面,碳化物与第二相的产生减少了基体对裂纹进一步扩展的阻碍。
【关键词】：ADI 等温淬火温度 力学性能 陡变特性
【学位授予单位】：武汉纺织大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG163;TG143.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-23
• 1.1 ADI简介12
• 1.2 课题来源12
• 1.3 研究的目的及意义12-14
• 1.4 ADI的发展过程与标准制定14-16
• 1.5 ADI的现状16-18
• 1.5.1 国内ADI的现状16-17
• 1.5.2 国外ADI的现状17-18
• 1.6 ADI的性能优势和发展前景18-20
• 1.6.1 ADI的性能优势18-19
• 1.6.2 ADI的发展前景19-20
• 1.7 课题研究的内容20-21
• 1.8 本章小结21-23
• 2 ADI陡变特性试样制备23-31
• 2.1 技术路线23-24
• 2.2 优质球铁毛坯的制备24-27
• 2.2.1 化学成分的选择24-25
• 2.2.2 配料选择25-26
• 2.2.3 球墨铸铁的熔炼26
• 2.2.4 球化与孕育处理26
• 2.2.5 浇注26-27
• 2.2.6 试件化学元素测试27
• 2.3 热处理工艺设计27-29
• 2.4 论文中所使用的软件简介（MDI Jade 5.0）29-30
• 2.5 本章小结30-31
• 3 ADI陡变试样组织分析31-40
• 3.1 铸态金相组织分析31-32
• 3.2 ADI的X射线衍射分析32-33
• 3.3 等温淬火温度对残余奥氏体和组织形貌的影响33-39
• 3.3.1 残余奥氏体含量及其含碳量的测定33-36
• 3.3.2 等温淬火温度对残余奥氏体含量及其含碳量的影响与机理36-37
• 3.3.3 等温淬火温度对ADI基体组织的影响37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 4 ADI陡变试样力学性能分析40-44
• 4.1 硬度测试40-41
• 4.1.1 布氏硬度测量方法40
• 4.1.2 布氏硬度实验数据获取40-41
• 4.2 抗拉强度测试41-42
• 4.2.1 抗拉强度和伸长率测试方法41-42
• 4.2.2 抗拉强度和伸长率测试数据获取42
• 4.3 冲击韧性测试42-43
• 4.3.1 冲击韧性测试方法42
• 4.3.2 冲击韧性测试数据获取42-43
• 4.4 本章小结43-44
• 5 ADI力学性能陡变机理分析44-62
• 5.1 ADI拉伸性能陡变特性分析44-49
• 5.1.1 等温淬火温度对ADI抗拉强度和伸长率的影响44-45
• 5.1.2 应力应变对马氏体相变Gibbs自由能影响的模型45-47
• 5.1.3 等温淬火温度对ADI抗拉强度陡降的影响机理47-49
• 5.1.4 等温淬火温度对ADI伸长率的影响机理49
• 5.2 ADI硬度陡变特性分析49-54
• 5.2.1 等温淬火温度对ADI硬度的影响49-50
• 5.2.2 ADI低温阶段硬度陡降机理50-51
• 5.2.3 ADI高温阶段硬度陡升机理51-54
• 5.3 ADI冲击韧性陡变特性分析54-60
• 5.3.1 等温淬火参数对ADI冲击韧性的影响54
• 5.3.2 ADI高温阶段冲击韧性陡降机理54-60
• 5.4 本章小结60-62
• 6 主要结论62-64
• 7 总结与展望64-66
• 7.1 总结64
• 7.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 附录70-71
• 致谢71

【参考文献】

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本文编号：733360