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釩對(duì)高鉻鑄鐵組織及性能的影響畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-在線瀏覽

2024-08-06 10:29本頁(yè)面
  

【正文】 造型工藝 3 熔煉與澆注 3 實(shí)驗(yàn)方法 3 熱處理 3 測(cè)試樣的沖擊韌度值 3 測(cè)試樣的洛氏硬度值 3 斷口形貌觀察 3 金相組織觀察 4第3章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及討論 5 釩對(duì)高鉻鑄鐵組織的影響 5 高鉻鑄鐵的鑄態(tài)組織 5 高鉻鑄鐵的熱處理態(tài)組織 5 結(jié)果分析 5 斷口形貌分析 6 沖擊韌性 6 釩含量對(duì)沖擊韌性的影響 7 沖擊韌性圖 7 結(jié)果分析 7 洛氏硬度 7 釩含量對(duì)洛氏硬度的影響 7 洛氏硬度圖 7 結(jié)果分析 7結(jié)論 11致謝 12參考文獻(xiàn) 13不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符,此行不會(huì)被打印第 28 頁(yè)佳木斯大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)第1章 緒論 課題的目的、意義高鉻鑄鐵是本世紀(jì)三十年代發(fā)展起來(lái)的一種新型耐磨材料,因含有較高的鉻,因此它具有較高的硬度和較小的硬度梯度、高的耐磨性、高的回火穩(wěn)定性和抗腐蝕性。所以提高高鉻鑄鐵的硬度和沖擊韌性一直是各位學(xué)者的工作方向。為使高鉻鑄鐵具有優(yōu)越的性能,研究熱處理工藝與成分、冷卻速度與組織、硬度和沖擊韌性之間的關(guān)系,并在理論上給予一定的分析。這主要是因?yàn)楦咩t鑄鐵在經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)臒崽幚砉に嚭秃辖鹱冑|(zhì)處理以后獲得強(qiáng)韌的基體組織和高硬度的M7C3碳化物(HV=1300—1800).國(guó)內(nèi)外許多單位開(kāi)始選用高鉻鑄鐵作為建筑機(jī)械攪拌機(jī)襯板材質(zhì)。因此如何獲得高硬度的M7C3碳化物并使高鉻鑄鐵的硬度和韌性達(dá)到良好的配合,提高耐磨性,一直是國(guó)內(nèi)外研究的主要課題。 課題背景 課題背景高鉻鑄鐵是繼普通白口鑄鐵﹑鎳硬鑄鐵發(fā)展起來(lái)的第三代耐磨材料。高鉻鑄鐵已被譽(yù)為當(dāng)代最優(yōu)良的抗磨料磨損材料,并日益得到廣泛應(yīng)用。高鉻鑄鐵是以Fe,Cr,C 為基本成分的多元合金。當(dāng)溫度降低時(shí), 奧氏體將發(fā)生轉(zhuǎn)變。高鉻鑄鐵是含鉻量在12%28%之間的鉻系白口鑄鐵, 由于鉻的大量加入使得白口鐵中的M3C 型碳化物變成M7C3 型碳化物。另一方面,在凝固過(guò)程中M7C3 型碳化物呈桿狀孤立分布,使得高鉻鑄鐵的韌性有了一定程度的改善。它以比合金鋼高得多的耐磨性,和比一般白口鑄鐵高得多的韌性、強(qiáng)度,同時(shí)它還兼有良好的抗高溫和抗腐蝕性能,加之生產(chǎn)便捷、成本適中,而被譽(yù)為當(dāng)代最優(yōu)良的抗磨料磨損材料之一。早在1917年就出現(xiàn)了第一個(gè)高鉻鑄鐵專(zhuān)利。我國(guó)抗磨白口鑄鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)(GB/T8623)規(guī)定了高鉻白口鑄鐵的牌號(hào)、成分、硬度及熱處理工藝和使用特性。C保溫18h,緩冷至700750186。C以下出爐空冷或爐冷 920980186。C保溫28h,出爐空冷或爐冷 KmTBCr15Mo920960186。C保溫48h,緩冷至600186。C保溫26h,出爐空冷 200300186。C保溫18h,緩冷至700750186。C以下出爐空冷或爐冷 9601020186。C保溫28h,出爐空冷或爐冷 KmTBCr269601060186。俄羅斯在前蘇聯(lián)時(shí)期曾研制了1215%Cr、%Mn,壁厚達(dá)200mm的球磨機(jī)襯板,現(xiàn)執(zhí)行?OCT7769標(biāo)準(zhǔn)[8]。1928年該公司首先發(fā)明了鎳硬鑄鐵,把抗磨鑄鐵科技推向了一個(gè)空前高度。即經(jīng)典的高鉻抗磨鑄鐵153(Cr15Mo3)和1521(Cr15Mo2Cu),現(xiàn)如今克萊梅克斯公司執(zhí)行高鉻鑄鐵標(biāo)準(zhǔn)如下:表14 美國(guó)Climax鉬公司規(guī)定的高鉻鑄鐵成分(質(zhì)量分子數(shù)) %成分 牌號(hào) 1211531521 2021 超高碳 高碳 中碳 低碳 CCr1114141614161416141614161821MoCu<MnSiS<<<<<<<P<<<<<<<空冷時(shí)不出現(xiàn)珠光體的最大斷面(mm2) 組織結(jié)構(gòu)普通白口鑄鐵的共晶組織一般為萊氏體形:A Fe3C ,滲碳體在A 的枝晶間的孔隙中發(fā)芽生長(zhǎng),形成了以滲碳體為基礎(chǔ)的蜂窩狀的萊氏體組織。共晶A 在共晶區(qū)域(A + M7C3 + L) 內(nèi)以共晶碳化物M7C3 為領(lǐng)先相,以初生A 為結(jié)晶界面成核長(zhǎng)大,并保留了碳化物晶體的錐體形狀,最終組織為Cr 的碳化物以緊密的層狀或纖維狀分布在A 或A 的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物中,呈現(xiàn)菊花的放射狀共晶團(tuán)構(gòu)成[10]。高鉻鑄鐵中含Cr 高,使碳化物非常穩(wěn)定,即使在十分緩慢的冷卻時(shí),也不可能產(chǎn)生石墨化。繼續(xù)冷卻時(shí),Cr 的碳化物不斷從A 中析出,減少了A 中的合金含量和穩(wěn)定性。然而,既使在高溫時(shí)碳化物的析出也是很慢的,在中等冷速、室溫時(shí)仍可能有顯著數(shù)量的過(guò)飽和A殘留。殘余奧氏體數(shù)量較多。(2) 熱處理組織:高鉻鑄鐵要想獲得全M 組織,只有經(jīng)過(guò)熱處理才能達(dá)到。高溫?zé)崽幚斫M織:高溫?zé)崽幚硎菍⑵浼訜岬紸 化溫度以上保溫,然后空冷的熱處理。高溫?zé)崽幚淼慕M織中,基體組織為M和少量殘余奧氏體,另布有細(xì)顆粒二次碳化物。亞臨界熱處理特別適用于鑄態(tài)為A M基體的厚大件。 各元素的作用高鉻鑄鐵的組織和性能實(shí)際上取決于鉻和碳的含量, 高碳低鉻碳化物為M3C, 低碳高鉻碳化物為M23C6,碳與鉻適當(dāng)配合則可得M7C3。這種碳化物孤立分布, 呈桿狀和片狀, 對(duì)基體的割裂作用較小, 鑄鐵的韌性較好。提高含碳量, 增加碳化物數(shù)量, 提高耐磨性。據(jù)馬烏利科夫等人的研究, 高鉻鑄鐵含碳量與耐磨性的關(guān)系 (如圖1所示): ①淬火態(tài)耐磨性?xún)?yōu)于鑄態(tài), ②無(wú)論是淬火態(tài)或鑄態(tài), 耐磨性先是隨含碳量增加而提高, 含碳量達(dá)到3%時(shí)耐磨性最佳, 進(jìn)一步提高含碳量耐磨性逐漸低。在碳化物與耐磨性的關(guān)系中,耐磨性也是先隨碳化物量增加而提高,當(dāng)碳化物量增加到30%時(shí),耐磨性的提高就不明顯了。硅:硅是鋼鐵材料中的常存元素,從幾個(gè)方面影響高鉻鑄鐵的凝固組織。含硅2% 以上的高鉻鑄鐵,大部分共晶碳化物趨于孤立狀態(tài)。硅固溶于奧氏體或鐵素體中,產(chǎn)生固溶強(qiáng)化作用。在不同的冷速下冷卻的鑄件中,基體硬度均隨含量的提高而上升。能顯著提高奧氏體中奧氏體及其轉(zhuǎn)變產(chǎn)物的彈性極限、屈服強(qiáng)度、屈服比以及疲勞強(qiáng)度。溶于奧氏體中的硅可減少鉻的溶解量。這對(duì)于既有M7C3型碳化物,又有M3C 型碳化物的高鉻鑄鐵來(lái)說(shuō),將使M3C 型碳化物增加[15]。特別是制造承受沖擊載荷的零件更應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題。錳:在高鉻鑄鐵中錳既是常存元素也是有用的合金元素,錳對(duì)高鉻鑄鐵凝固過(guò)程的主要影響是改變初生奧氏體的析出溫度和合金凝固溫度范圍。錳還可以提高高鉻鑄鐵的回火抗力。存在于奧氏體中的錳有推遲鉻原子擴(kuò)散的傾向,這說(shuō)明錳量越高達(dá)到最高回火硬度所需時(shí)間也越長(zhǎng)的原因。在沖擊載荷或壓應(yīng)力作用下,容易誘發(fā)成馬氏體使工件表面形成硬化層,提高抗磨能力。但在一定條件下,對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變卻有促進(jìn)作用。鑷:鎳不溶于碳化物,而無(wú)限固溶于鐵,有擴(kuò)大鐵的奧氏體相的作用,是穩(wěn)定的奧氏體的主要的合金元素。鎳降低Ms 點(diǎn)的作用弱于錳。一般為少量。表15淬火溫度與硬度的關(guān)系處理方式宏觀硬度(HRC)微觀硬度(HV)基體碳化物未變質(zhì)+950℃淬火56761未變質(zhì)+1000℃淬火789未變質(zhì)+1050℃淬火57766變質(zhì)+950℃淬火782變質(zhì)+1000℃淬火63818變質(zhì)+1050℃淬火61791從上表可以看出變質(zhì)處理后1000℃淬火時(shí),硬度值最高。表16 1000℃時(shí)淬火試樣的硬度和韌度回火溫度/℃250350450550硬度(HRC)646159韌度/J淬火后的高鉻鑄鐵具有很高的抗回火性能,這是因?yàn)樵?50℃馬氏體分解導(dǎo)致硬度明顯下降;同時(shí)馬氏體及殘留奧氏體中析出碳化物,并有部分殘余奧氏體分解,導(dǎo)致硬度升高。沖擊韌度在450℃回火時(shí)最好,450℃之前回火轉(zhuǎn)變以馬氏體分解為主,從而表現(xiàn)為韌度值增加。高鉻鑄鐵有著廣泛的應(yīng)用:高鉻鑄鐵在球磨機(jī)上的應(yīng)用。磨球既要有高的耐磨性,又要有高的韌性。因此提高其硬度、抗沖擊性、耐磨性能極為重要。并成功用于生產(chǎn)水泥用的球磨機(jī)中,顯著提高了磨球的耐磨性。這種耐磨材料制成的磨球的應(yīng)用創(chuàng)造出了很好的經(jīng)濟(jì)效益,具體可表現(xiàn)為加球量比原
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