【正文】 119 鑄造磨球磨球按材質(zhì)可分為金屬磨球、非金屬磨球，金屬磨球包括鋼球、鐵球；非金屬磨球包括無機非金屬和有機高分子材料，其中無機非金屬材料中包括氧化鋁、氧化鋯、硅酸鋯、碳化硅、碳化鎢、氮化硅等合成材料，也包括瑪瑙、礫石、卵石等天然材料；有機高分子材料包括聚四氟乙烯等材料。AbstractThe main purpose of this thesis is studying the influence of the isothermal quenching process to ADI wearresisting cast balls the analysis of the influence of different austenitizing temperatures and isothermal quenching temperature process of production of ADI wearresisting cast can be determined which can replace the isothermal salt bath quenching increases production rate and decrease the consumption of energy to save cost.The experiment results indicate:(1) The increase of austenitizing temperature can be a disadvantage of obtaining ideal ADI wearresisting cast ball organization,causes the percent of the lower bainite of ADI wearresisting cast balls decreases and causes the needlepoint leaves of the lower bainite bee large.(2) The increase of austenitizing temperatures causes the graphites of primary structure diffuse faster and bee many small graphites which scatter on the primary structure of ADI wearresisting cast balls organization.(3) The increase of isothermal quenching temperature causes the lower banite organization bee more and needlepoint leaves of the bainite bee thiner.(4) The best production process for ADI wear resistant cast ball is austenitizing temperature of 920℃ and 280℃ isothermal quenching temperature of the heat treatment process.Keywords: austenite bainite ductile cast iron,austenitizing temperature,isothermal tempering temperature,fracture,microstructure.目 錄畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 I摘 要 IIAbstract III第1章 緒 論 1 1 鑄造磨球 1 鑄造磨球的材質(zhì) 2 3 ADI發(fā)展現(xiàn)狀及優(yōu)點 3 ADI的生產(chǎn)工藝 意義及目的 12第2章 實驗材料及方法 13 實驗材料 13 實驗方法 13 熱處理工藝 13 金相組織觀察 14 力學性能測試 15第3章 等溫淬火球墨鑄鐵磨球的組織研究 17 ADI耐磨鑄球的鑄態(tài)組織 17 奧氏體化溫度對試樣組織的影響 20 等溫淬火溫度對試樣組織的影響 26 ADI耐磨鑄球的組織分析 33 化學成分及熱處理工藝 33 組織分析 33 ADI試樣的斷口分析 38第4章 結(jié)論 40參考文獻 41結(jié)束語 44第1章 緒 論 選題背景據(jù)統(tǒng)計國內(nèi)磨球年消耗已經(jīng)超過200t，冶金礦山消耗的磨球占各行業(yè)磨球消耗總量的70%。畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：題目：設(shè)計或論文專題的基本內(nèi)容：學生接受畢業(yè)設(shè)計（論文）題目的日期 第 1 周 指導老師簽字： 年 月 日44東北大學畢業(yè)設(shè)計（論文） 結(jié)束語摘 要從改變等溫淬火工藝來獲得理想的ADI耐磨鑄球的組織的角度出發(fā)，主要研究等溫淬火工藝對ADI耐磨鑄球組織的影響，通過對不同奧氏體化溫度和等溫回火溫度對ADI耐磨鑄球組織的分析，繼而確定生產(chǎn)ADI耐磨鑄球的熱處理工藝，達到以淬火+回火的熱處理工藝取代在鹽浴中進行等溫淬火工藝來生產(chǎn)ADI耐磨鑄球。磨球是冶金礦山、水泥等行業(yè)中典型的易損件和消耗最多的金屬料，國內(nèi)每年消耗磨球近180 萬噸。由于目前尚無鑄造磨球的國際標準，因此在最新的鑄造磨球國家標準中參考了美國ASTM和歐洲耐磨鑄鐵件標準。一般情況下隨著淬火溫度的提高，鋼球的硬度增加，但過高硬度反而下降；淬火溫度及回火溫度對鑄鋼磨球的力學性能有著不同的影響，對于成分不同的鑄鋼磨球，淬火及回火溫度存在一個最佳組合。其耐磨性是普碳鋼球的10倍以上，大受電力、水泥行業(yè)歡迎。在這種背景下，ADI在美國、歐洲和日本等發(fā)達國家和地區(qū)迅速發(fā)展，產(chǎn)量以每年超過15％的速度增長，其主要應(yīng)用行業(yè)為汽車、鐵路設(shè)備、農(nóng)業(yè)設(shè)備、通用機械、建筑機械以及礦山機械。ADI之所以受到世界各國的廣泛關(guān)注和重視，與其優(yōu)良的特性密不可分，與普通的鑄鐵和鍛鋼相比，ADI具有如下獨特優(yōu)點：（1）良好的綜合性能，同等伸長率情況下，ADI的抗拉強度是普通球墨鑄鐵的2倍，同等抗拉強度下，ADI的伸長率是普通的球墨鑄鐵的2倍以上。ADI的基本化學成分與普通球墨鑄鐵的成分相似。但硅提高韌性脆性轉(zhuǎn)變溫度，降低沖擊韌性，因而含硅量不宜過高。錳： Mn 是有害元素。鎳： 等溫淬火溫度在350 ℃以下，Ni可以輕微地降低其抗拉強度，但可以增加塑性和斷裂韌性。鉻： 鉻是中等強度碳化物形成元素，且價格相對比較便宜又易于控制。鋼鐵是機械工業(yè)中應(yīng)用最廣的材料，鋼鐵顯微組織復雜，可以通過熱處理予以控制，所以鋼鐵的熱處理是金屬熱處理的主要內(nèi)容。奧氏體化溫度的提高會引起奧氏體中碳的溶解度增加，減慢貝氏體轉(zhuǎn)變速度，阻礙貝氏體的形成，殘余奧氏體將增多；同時，奧氏體化溫度提高會使奧氏體晶粒粗大，導致等溫轉(zhuǎn)變形成的貝氏體粗大。要使ADI具有最佳的綜合性能，必須保證第一階段轉(zhuǎn)變完全結(jié)束，避免第二階段轉(zhuǎn)變發(fā)生。但切削加工性能隨之變差，切削力急劇增加，加工困難，刀具磨損嚴重，切屑呈崩碎屑，四處飛濺，加工時需采取防護措施。因此，隨著等溫溫度的升高硬度而降低。 兩步法等溫淬火藝先采用240℃作為低溫形核溫度，高溫鹽浴保溫溫度分別取260℃、300℃。據(jù)權(quán)威部門統(tǒng)計，我國每年在球磨機上消耗的鋼鐵達數(shù)百噸。具體研究內(nèi)容有：（1）奧氏體化溫度對ADI耐磨鑄球組織的影響；（2）等溫淬火溫度對ADI耐磨鑄球ADI耐磨鑄球組織的影響；（3）ADI耐磨鑄球沖擊斷口的分析本課題的研究內(nèi)容具有深厚的理論研究和很強的實際應(yīng)用價值，ADI材料具有高韌性、高強度，與合金剛相比具有更好的經(jīng)濟效益。因此制定合理的奧氏體化溫度對得到好的ADI耐磨鑄球組織很關(guān)鍵，綜合各方面因素我們將淬火溫度定為920℃、940℃及960℃三個溫度。在研磨過程中，每一道工序必須去掉前一道的變形層，要細心地把前一道的磨痕，完全消除，為了便于檢查磨痕是否消除，更換下一號砂紙試樣應(yīng)旋轉(zhuǎn)90176。測試時在試樣的邊部和中心部位分別測量5點，并取平均值，此值即為該試樣的硬度值（HRC）。奧氏體化溫度的提高會引起奧氏體中碳的溶解度增加，減慢針狀鐵素體轉(zhuǎn)變速度，阻礙針狀鐵素體的形成，殘余奧氏體將增多；同時，奧氏體化溫度提高會使奧氏體晶粒粗大，導致等溫轉(zhuǎn)變形成的針狀鐵素體粗大。等溫淬火溫度260℃，奧氏體化溫度為960℃時，ADI耐磨鑄球樣品的組織為針狀鐵素體、殘余奧氏體及馬氏體、球狀石墨。%、%、%。隨著奧氏體化溫度的升高ADI耐磨鑄球的組織中的針狀鐵素體、殘余奧氏體、球狀石墨的顯微組織形態(tài)也在發(fā)生變化。%、%、%。當?shù)葴卮慊饻囟容^高時，碳的擴散速度因此相比溫度較低時比較快，鐵素體中碳擴散出來進入到周圍的奧氏體中，使奧氏體中的碳含量一直增加到，形成反應(yīng)充分且穩(wěn)定的富碳奧氏體組織。奧氏體化溫度為920℃，等溫淬火溫度為260℃時，ADI耐磨鑄球的樣品的組織為針狀鐵素體、殘余奧氏體及馬氏體和滲碳體、球狀石墨。滲碳體在ADI樣品組織中的百分比在不斷的下降，呈片狀分布在基體中。 不同等溫淬火溫度下各相的百分數(shù)針狀鐵素體殘余奧氏體等組織球狀石墨260℃%%%280℃%%%300℃%%%奧氏體化溫度為940℃，隨著等溫淬火溫度的升高，ADI樣品的組織在不斷發(fā)生變化。奧氏體化溫度為960℃，等溫淬火溫度為280℃時，ADI耐磨鑄球樣品的組織為針狀鐵素體、殘余奧氏體、球狀石墨。在三個等溫淬火溫度下殘余奧氏體在ADI樣品的組織的百分比先減少后增加的方式，但在整體上表現(xiàn)為隨等溫淬火溫度的升高而增加的趨勢。殘余奧氏體在ADI樣品組織中的百分比總的表現(xiàn)為隨著等溫回火溫度的升高而增加。各組織在A號樣品組織中所占的百分比分別為70%、17%、13%?；鼗瘃R氏體的形貌與馬氏體相同也是針狀，但是回火馬氏體的顏色問黑色。在280℃保溫時，部分馬氏體組織轉(zhuǎn)變?yōu)獒槧铊F素體組織。ba D號樣品的金相顯微組織a)300倍 b)1000倍通過對不同熱處理條件A號、B號C號、D號樣品組織的對比，分析了淬火至不同溫度和淬火至不同溫度然后在相同溫度保溫后各樣品組織的組織組成，與所期望得到ADI耐磨鑄球組織進行對比，為最后確定ADI耐磨鑄球的熱處理工藝準備理論基礎(chǔ)。hfgedc 磨球熱處理試樣的斷口a)A號試樣 500倍 b）A號試樣 3000倍 c）B號試樣 500倍d）B號試樣 3000倍 e）C號試樣 500倍 f）C號試樣 3000倍g）D號試樣 500倍 h）D號試樣 3000倍第4章 結(jié)論本課題主要研究等溫淬火工藝對ADI耐磨鑄球組織的影響，通過對不同奧氏體溫度和等溫淬火溫度對ADI耐磨鑄球組織的分析，繼而確定生產(chǎn)ADI耐磨鑄球的熱處理工藝，達到以在空氣中進行等溫淬火來取代在鹽浴中進行等溫淬火，提高生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)中能源消耗節(jié)約成本的目的。在此謹向老師致以最真摯的感謝、最崇高的敬意和最美好的祝愿！最后，向全力支持我的家人和所有關(guān)心我的朋友表示最衷心的謝意！。（2）針狀鐵素體組織在ADI樣品的組織中的百分比總體上呈現(xiàn)出隨等溫淬火溫度升高而逐漸增加的趨勢，與此同時針狀鐵素體組織的針葉在金相顯微鏡下的形貌也隨等溫回火溫度的升高有細小變的粗大。斷口是研究斷口的形貌、性質(zhì)，進而來分析斷裂類型、斷裂方式、斷裂路徑、斷裂過程、斷裂性質(zhì)、斷裂原因、斷裂機理等。因此，球化等級為3級，石墨等級為7級。ba B號樣品的金相顯