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为了了解铸铁型材作为阻尼合金的应用特点和潜力,本文选用两种典型型材HT250、QT500测试其铸铁型材的力学性能和阻尼性能,探讨铸铁型材的阻尼特性与机制,并且对QT500-7进行等温淬火热处理,分析了淬火工艺对ADI性能的影响;并阐述了ADI的组织转变机理。通过OM、SEM观察分析型材的微观组织,利用动态热机械分析仪(DMA)测试灰铁型材与球铁型材的阻尼特性随振幅、频率和温度的变化关系,力学性能测试包括强度、硬度和冲击韧性,利用箱式保温炉和盐浴炉对QT500-7进行等温淬火处理,通过研究得到以下主要结果:
(1)奥氏体化温度决定着铁素体的生长方式,低温奥氏体化后等温淬火铁素体呈束状生长,高温奥氏体化后等温淬火铁素体呈树枝状生长。奥氏体化时间影响奥氏体化均匀度,适当延长奥氏体化时间可以使针状铁素体粗细均匀,奥铁体组织均匀,从而可以改善力学性能。残余奥氏体含量主要由等温温度决定,随着等温温度的升高,残余奥氏体含量增高在3700℃达到最大值之后,等温温度继续升高,残余奥氏体含量有所下降。
(2)下贝氏体转变区获得的ADI的布氏硬度主要由奥氏体化温度与等温时间所决定,随着奥氏体化温度的提高和等温时间的增加,ADI布氏硬度显著下降。微观组织特点中,组织均匀度对ADI的硬度影响最大,铁素体大小越均匀,微观组织越均匀,硬度越高。
(3)灰铁型材与退火态球铁型材均具有高阻尼特性(Q-1>1×l0-2),灰铁型材的阻尼性能更好,室温下为球铁型材的3倍左右。
(4)球铁型材QT500随频率升高增幅不大,但结构共振阻尼强度高;灰铁型材HT250的阻尼性能随着频率的升高而增大,结构共振阻尼强度低,用于制造机械设备可靠性,稳定性更好。灰铁型材与退火态球铁型材的阻尼温度效应主要由点缺陷阻尼与低温晶界阻尼背景决定。阻尼性能随着温度的升高而升高。灰铁型材HT250在40。C附近出现显著的斯诺克峰,退火态球铁型材QT500在40℃附近同样出现斯诺克峰(snoek峰)并在175。C附近出现斯诺克一科斯特峰(S-K峰),但由于退火工艺使得退火态球铁型材的内耗峰强度比灰铁型材低。