热处理对低钼、低镍球墨铸铁组织和性能的影响

发布时间：2017-10-09 06:00

  本文关键词：热处理对低钼、低镍球墨铸铁组织和性能的影响

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【摘要】：本文对含钼0.25%、含镍0.4%、0.6%、0.8%和不含钼、镍的4种球墨铸铁进行了低温石墨化退火和等温淬火处理,观察了热处理前后试样的微观组织和断口形貌,分析了不同成分和热处理工艺对球墨铸铁力学性能的影响,得出不同成分试样最佳的热处理工艺。对等温淬火后的试样进行了XRD检测,分析了残余奥氏体含量的变化规律。同时统计分析了钼和镍对球墨铸铁热处理工艺敏感性的影响。本文的主要结论如下:(1)铸态球墨铸铁的显微组织为石墨球+铁素体+珠光体+少量渗碳体,添加钼和镍后,铁素体含量增加,珠光体含量降低,抗拉强度和布氏硬度明显下降,冲击吸收功升高。铸态试样冲击断口SEM形貌中有较多的河流花样和撕裂棱,无韧窝,冲击断裂机制为准解理断裂。低温石墨化退火后,断口形貌中河流花样减少,撕裂棱增加,在撕裂棱上分布有较多的细小韧窝,断裂机制为准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。(2)等温淬火后,试样的抗拉强度、冲击韧性和硬度都有不同程度的提高。含0.25%钼、0.6%镍的试样冲击断口SEM形貌中有较多的撕裂棱,这些撕裂棱错落分布,能有效阻止裂纹的扩散。撕裂棱上有很多细小的韧窝,撕裂棱中间弥散而又有层次的分布着河流花样,断裂机制为准解理断裂和韧性断裂的混合断裂形式。(3)当奥氏体化温度为920℃时,等温淬火后含0.25%钼、0.6%镍的试样中残余奥氏体含量随着等温淬火温度升高而降低。等温淬火温度相同时,试样在930℃奥氏体化时残余奥氏体含量较多。由于钼提高了淬透性,4种成分的试样在920℃奥氏体化、370℃等温淬火后,含0.25%钼、0.4%镍的试样残余奥氏体含量比不含钼和镍的试样少,随着镍含量的增加,奥氏体更加稳定,试样残余奥氏体的含量也升高。(4)奥氏体化温度为920℃时,含0.25%钼、0.6%镍的试样基体组织主要是针状下贝氏体,随着等温淬火温度的升高,针状下贝氏体越粗。奥氏体化温度为930℃时,含0.25%钼、0.6%镍的试样在350℃等温淬火生成粗大的下贝氏体,在370℃和390℃等温淬火时有羽毛状的上贝氏体生成。由于钼和镍提高了试样的淬透性,4种试样进行了920℃奥氏体化、370℃等温淬火的热处理后,不含钼、镍的试样生成了羽毛状的上贝氏体,含有钼和镍的试样均生成了粗大的下贝氏体。(5)低温石墨化退火后,与不含钼和镍的试样相比,含有钼和镍的3种试样在不同热处理工艺下的力学性能值方差减小,数据稳定,波动小。添加适量钼和镍对生产力学性能稳定的退火态球墨铸铁有利。等温淬火后,不同热处理工艺下含镍0.4%、0.8%的试样抗拉强度值的方差降低,含镍0.6%的试样方差明显升高。同时,含钼和镍的试样其断后伸长率、冲击吸收功和布氏硬度值的方差都有不同程度的升高,各项力学性能参数波动较大。因此对于含钼和镍的球墨铸铁,在等温淬火过程中要严格控制各项热处理参数,确保球墨铸铁具有良好的力学性能。
【关键词】：球墨铸铁 热处理工艺 显微组织 冲击韧性 断裂机制
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG143.5;TG164.2
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-15
• 第1章 绪论15-31
• 1.1 引言15-16
• 1.2 影响球墨铸铁冲击韧性的因素16-20
• 1.2.1 化学成分16-20
• 1.2.2 基体组织20
• 1.2.3 石墨形态20
• 1.3 球化孕育处理方法20-25
• 1.3.1 球化处理方法21-23
• 1.3.2 孕育处理23-25
• 1.4 球墨铸铁的热处理工艺25-28
• 1.4.1 退火25-26
• 1.4.2 正火26
• 1.4.3 淬火+回火26
• 1.4.4 等温淬火26-28
• 1.5 ADI和高韧性球墨铸铁的研究与应用28-30
• 1.6 本文的研究内容与研究目标30-31
• 1.6.1 研究内容30
• 1.6.2 研究目标30-31
• 第2章 试验方法及过程31-40
• 2.1 化学成分的设计和原材料的选择31-32
• 2.2 试样的制备32-34
• 2.2.1 原材料的选择32-33
• 2.2.2 砂型制备33
• 2.2.3 熔炼和浇注33-34
• 2.2.4 球化和孕育处理34
• 2.3 热处理工艺34-36
• 2.3.1 低温石墨化退火34-35
• 2.3.2 等温淬火35-36
• 2.4 显微组织观察与分析36-37
• 2.4.1 金相组织观察36
• 2.4.2 SEM冲击断口分析36
• 2.4.3 XRD分析36-37
• 2.5 力学性能测试37-38
• 2.5.1 抗拉强度和伸长率37
• 2.5.2 冲击韧度的测试37-38
• 2.5.3 布氏硬度测试38
• 2.6 研究技术路线38-40
• 第3章 低温石墨化退火对球墨铸铁组织和性能的影响40-53
• 3.1 化学成分分析结果40
• 3.2 低温石墨化退火40
• 3.3 低温石墨化退火工艺40-41
• 3.4 显微组织观察与分析41-43
• 3.4.1 铸态组织分析41-43
• 3.4.2 退火态组织观察与分析43
• 3.5 力学性能测试与分析43-51
• 3.5.1 布氏硬度测试与分析43-45
• 3.5.2 抗拉强度测试与分析45
• 3.5.3 断后伸长率测试结果与分析45-47
• 3.5.4 冲击韧度测试与结果分析47-48
• 3.5.5 冲击断口扫描与分析48-51
• 3.6 钼和镍对球墨铸铁低温石墨化退火工艺敏感性的影响51-52
• 3.7 本章小结52-53
• 第4章 等温淬火对球墨铸铁组织和力学性能的影响53-69
• 4.1 等温淬火的目的及工艺53
• 4.2 力学性能测试与分析53-59
• 4.2.1 布氏硬度测试与分析53-54
• 4.2.2 抗拉强度测试与分析54-55
• 4.2.3 断后伸长率测试与分析55-56
• 4.2.4 冲击韧度测试与分析56-57
• 4.2.5 冲击断口扫描与分析57-59
• 4.3 残余奥氏体含量测试与分析59-64
• 4.3.1 等温淬火工艺对球墨铸铁残余奥氏体含量的影响59-62
• 4.3.2 钼和镍对等温淬火残余奥氏体含量的影响62-64
• 4.4 显微组织观察与分析64-66
• 4.4.1 等温淬火工艺对球墨铸铁组织的影响64-65
• 4.4.2 钼和镍对等温淬火球墨铸铁组织的影响65-66
• 4.5 钼和镍对球墨铸铁等温淬火工艺敏感性的影响66-67
• 4.6 本章小结67-69
• 结论69-71
• 参考文献71-76
• 致谢76-77
• 附录A 攻读硕士学位期间发表的论文77

【参考文献】

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本文编号：998509