脉冲电流作用下亚共晶高铬铸铁组织演变及其性能研究

发布时间：2017-08-28 21:10

  本文关键词：脉冲电流作用下亚共晶高铬铸铁组织演变及其性能研究

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【摘要】：高铬铸铁作为高合金抗磨铸铁中应用最广泛的一种耐磨性优良的材料,本文通过脉冲电流凝固技术对亚共晶高铬铸铁处理,研究脉冲电流对其凝固组织和性能等影响。在亚共晶高铬铸铁凝固过程中,试样经过3min的脉冲电流处理后,其凝固组织中初生相发达的树枝晶结构消失,枝晶粒化成颗粒状,且晶粒在基体中的分布均匀性提高；共晶碳化物片长、片宽和片层间距均有所减小,共晶碳化物形态的均匀性改善。脉冲电流处理亚共晶高铬铸铁熔体,对凝固组织中各元素成分含量及分布影响不明显。通过对脉冲电流的电压、频率、脉宽三个参数进行正交试验,结果证明脉冲电流参数对初生相形态影响规律不明显。经过不同时间的脉冲电流处理后,均会使高铬铸铁凝固组织有所改善,初生相树枝晶结构消失,晶粒得到不同程度的粒化,共晶碳化物片装长度、厚度和间距均有所减小,但脉冲处理时间较长时,共晶碳化物又会产生粗化现象。在实验方案内脉冲处理时间为7min时,可以获得相对较好的凝固组织。在初生奥氏体形核生长过程中,施加脉冲电流处理,由于脉冲电流产生的扰动效果,减少了晶胞生长前沿的成分过冷,初生奥氏体晶粒的长大受到抑制,消除了晶粒择优生长,大大减少了奥氏体枝晶和二次晶臂的生成,阻碍了奥氏体晶粒长大成树枝晶结构的趋势,从而使组织中的初生奥氏体实现粒化球化。在无脉冲电流保温7min处理过程中,较高的温度有利于初生奥氏体枝晶的溶解球化；而加入脉冲电流保温处理后,由于脉冲电流产生的热效应,使晶体的温度升高,加快晶内原子和晶界迁移演变,促进初生奥氏体枝晶溶解为颗粒状。在1280℃脉冲处理时初生奥氏体球化明显,发现初生奥氏体基本球化成大小、分布均匀的细小的球状和颗粒状。经过脉冲电流处理后,亚共晶高铬铸铁的冲击韧性、初生相显微硬度和冲击磨料磨损性能有所改善,而耐腐蚀性影响不明显。
【关键词】：亚共晶高铬铸铁 脉冲电流 组织 初生奥氏体 性能
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG143
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 高铬铸铁概述11-17
• 1.2.1 高铬铸铁的组织12-14
• 1.2.2 高铬铸铁的改性处理研究14-17
• 1.3 脉冲电流处理金属凝固组织17-22
• 1.3.1 脉冲电流控制金属凝固组织的研究18-19
• 1.3.2 脉冲电流在金属熔体中的促进形核机制19-22
• 1.4 课题研究意义22-23
• 1.5 研究内容及方案23-25
• 第二章 实验材料和方法25-33
• 2.1 实验材料制作25-27
• 2.1.1 实验材料成分设计25
• 2.1.2 实验材料成分和温度测定25-27
• 2.2 主要实验设备27-28
• 2.2.1 高压脉冲电源27
• 2.2.2 管式电阻炉27-28
• 2.2.3 电极28
• 2.2.4 多路温度记录仪28
• 2.3 试样制备及处理28-31
• 2.3.1 脉冲处理试样的制作及过程28-29
• 2.3.2 脉冲处理实验过程29-31
• 2.4 组织观察和分析方法31-33
• 2.4.1 金相试样制备与观察31
• 2.4.2 组织的图像分析31
• 2.4.3 X-ray衍射分析(XRD)31
• 2.4.4 扫描电镜观察(SEM)和EDS分析31-33
• 第三章 脉冲电流对亚共晶高铬铸铁凝固组织的影响33-45
• 3.1 连续冷却过程中脉冲处理对凝固组织的影响33-35
• 3.1.1 脉冲处理实验方案33-34
• 3.1.2 脉冲处理对凝固组织形态的影响34-35
• 3.2 脉冲参数对初生相形态的影响35-37
• 3.2.1 脉冲电流参数正交试验35-36
• 3.2.2 正交试验结果36-37
• 3.3 脉冲电流处理时间对凝固组织的影响37-40
• 3.3.1 不同脉冲处理时间实验37-38
• 3.3.2 脉冲处理时间对凝固组织形貌的影响38-40
• 3.4 脉冲电流处理对元素成分的影响40-44
• 3.5 本章小结44-45
• 第四章 脉冲电流对亚共晶高铬铸铁初生相的球化机理45-59
• 4.1 连续冷却过程脉冲电流球化初生奥氏体过程45-52
• 4.1.1 连续冷却过程中处理实验45-46
• 4.1.2 连续冷却无脉冲下的组织变化46-49
• 4.1.3 连续冷却脉冲电流处理下的组织变化49-50
• 4.1.4 脉冲电流球化初生奥氏体结果分析50-52
• 4.2 在保温过程脉冲电流对初生奥氏体球化的影响52-57
• 4.2.1 保温过程中处理实验52-53
• 4.2.2 保温过程中脉冲电流处理对组织影响53-55
• 4.2.3 保温过程初生奥氏体粒化分析讨论55-57
• 4.3 本章小结57-59
• 第五章 脉冲电流对亚共晶高铬铸铁性能的影响59-69
• 5.1 冲击韧性测试59-61
• 5.1.1 冲击韧性测试设备及方法59-60
• 5.1.2 试验结果60
• 5.1.3 结果分析60-61
• 5.2 显微硬度测试61-63
• 5.2.1 显微硬度测试设备及方法61-62
• 5.2.2 试验结果与分析62-63
• 5.3 腐蚀性能测试63-66
• 5.3.1 深腐蚀测试63-65
• 5.3.2 极化曲线测试65-66
• 5.3.3 试验结论66
• 5.4 冲击磨料磨损性能测试66-67
• 5.4.1 冲击磨料磨损测试66-67
• 5.4.2 冲击磨料磨损实验结果67
• 5.5 本章小结67-69
• 第六章 结论与展望69-71
• 6.1 主要结论69
• 6.2 展望69-71
• 致谢71-73
• 参考文献73-79
• 附录79

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本文编号：749497