钨元素对过共晶高铬铸铁组织与性能影响研究

发布时间：2017-10-02 20:44

  本文关键词：钨元素对过共晶高铬铸铁组织与性能影响研究

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【摘要】：高铬铸铁作为重要的耐磨材料而得到广泛的研究与应用,本文通过合金成分设计,制备了不同含钨量的过共晶高铬铸铁。对铸态试样的组织性能进行了研究,并通过电解萃取得到初生碳化物,对其进行了深入的研究。为了进一步提高铸态试样的性能,进行了不同热处理工艺的探索。将最后获得的铸态与热处理试样进行三体磨粒磨损测试,研究了钨元素及热处理对试样耐磨性的影响。根据实验数据结果,进行分析,铸态过共晶高铬铸铁的基本组织主要为奥氏体和硬度较高马氏体,而铬元素和钨元素则形成碳化物,其中铬元素碳化物主要是M7C3、M23C6,而钨元素碳化物主要为WC1-X、W6C2.54、CW3,钨元素分布较均匀。钨元素添加,试样中初生碳化物粗化,但使试样的力学性能得到改善。对试样中初生M7C3碳化物研究表明,钨元素添加后,初生碳化物的平均粒径增大,仍为规则六边形,其断裂韧性和显微硬度都得到了改善。5号试样中,初生碳化物的弹性模量高达358.593GPa。淬火时,随温度升高,初生碳化物变化不大,共晶碳化物减少,且基体中生成越来越多细小碳化物,试样硬度在1000℃达到最大值,冲击韧性在950℃达到最大值,钨元素在基体中析出以碳化物形式存在。均匀化处理后,试样中珠光体平均层片间距减小。在500℃均匀化处理,随保温时间延长,试样的硬度先增加后减少,在保温6小时后,试样硬度最大。回火时,随温度升高,试样基体中板条状马氏体细化成针状,且二次碳化物析出增多并粗化,初生碳化物变化不大,试样硬度先下降后升高,在420℃试样硬度最低。铸态试样磨损失重呈现出“M”型变化趋势,各试样磨损率呈现出同样变化趋势,且随钨元素增多,试样磨损率下降,表明钨元素能提高过共晶高铬铸铁三体磨料磨损性能。含钨量最多的5号试样,在1050℃淬火且不同温度回火后,试样磨损失重大致呈现“N”型变化趋势,磨损率变化亦然,420℃回火时,试样磨损率最低。
【关键词】：钨元素 过共晶 高铬铸铁 热处理 三体磨料磨损
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG163
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-26
• 1.1 高铬铸铁国内外发展概况15
• 1.2 高铬铸铁中基体组织研究15-16
• 1.2.1 奥氏体组织15
• 1.2.2 马氏体组织15-16
• 1.3 高铬铸铁中硬质相研究概况16-18
• 1.4 合金元素对高铬铸铁铸铁组织性能影响18-22
• 1.4.1 K/Na的影响18-19
• 1.4.2 氮元素的影响19
• 1.4.3 硅元素的影响19
• 1.4.4 锰元素的影响19-20
• 1.4.5 钛元素的影响20
• 1.4.6 钒元素的影响20-21
• 1.4.7 铌元素的影响21-22
• 1.4.8 稀土镁合金的影响22
• 1.5 热处理对高铬铸铁组织性能的影响22-24
• 1.5.1 淬火的影响22-23
• 1.5.2 回火的影响23
• 1.5.3 保温时间的影响23-24
• 1.6 课题研究意义与内容24-26
• 1.6.1 课题研究意义24
• 1.6.2 课题研究内容24-26
• 第二章 实验设备与方法26-38
• 2.1 实验材料与设备26-31
• 2.1.1 合金成分设计26-28
• 2.1.2 合金熔炼工艺28-29
• 2.1.3 试样制备29-30
• 2.1.4 实验设备30-31
• 2.2 成分分析31
• 2.2.1 化学成分31
• 2.2.2 元素分布31
• 2.3 显微组织观察31-33
• 2.3.1 光学金相观察31-32
• 2.3.2 组织定量分析32-33
• 2.3.3 SEM形貌分析33
• 2.4 物相分析33
• 2.5 碳化物萃取33-34
• 2.6 热处理工艺34-35
• 2.7 性能测试35-37
• 2.7.1 硬度35-36
• 2.7.2 冲击韧性36
• 2.7.3 纳米压痕测试36
• 2.7.4 三体磨料磨损测试36-37
• 2.8 研究技术路线37-38
• 第三章 铸态组织与力学性能38-56
• 3.1 钨对铸态过共晶高铬铸铁组织的影响38-42
• 3.1.1 金相组织分析38-41
• 3.1.2 XRD分析41-42
• 3.1.3 EDS面扫描分析42
• 3.2 钨对铸态过共晶高铬铸铁力学性能的影响42-46
• 3.2.1 钨对硬度和冲击韧性的影响42-43
• 3.2.2 冲击断口形貌分析43-46
• 3.3 钨对铸态试样中初生碳化物的组织与性能影响46-55
• 3.3.1 初生碳化物形貌研究46-48
• 3.3.2 初生碳化物硬度与断裂韧性研究48-52
• 3.3.3 初生碳化物的弹性模量研究52-55
• 3.4 本章小结55-56
• 第四章 热处理工艺对组织及力学性能的影响56-76
• 4.1 淬火工艺56-63
• 4.1.1 热处理方案56
• 4.1.2 试验结果与分析56-63
• 4.2 均匀化处理工艺63-68
• 4.2.1 热处理方案63
• 4.2.2 试验结果与分析63-68
• 4.3 淬火+回火的影响68-75
• 4.3.1 热处理方案68
• 4.3.2 试验结果与分析68-75
• 4.4 本章小结75-76
• 第五章 含钨过共晶高铬铸铁三体磨料磨损研究76-86
• 5.1 铸态试样三体磨料磨损研究76-81
• 5.2 热处理试样三体磨料磨损研究81-84
• 5.3 本章小结84-86
• 第六章 结论86-88
• 致谢88-90
• 参考文献90-98
• 附录：攻读硕士学位期间成果目录98

【参考文献】

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本文编号：961725