论文部分内容阅读
高铬铸铁合金是一种优良的耐磨材料,具有较大的工业运用价值。但是,高铬铸铁由于合金化程度高,造成合金铸造成型性能差、组织粗大、成分偏析严重、合金脆性较大,使合金的性能和后续热加工能力受到较大的影响,其运用受到较大的限制。本文采用一种新型的材料制备技术-固液混合铸造技术,制备了高铬铸铁合金,并通过DSC、力学性能、OM、X射线衍射、SEM等手段,研究了制备工艺对材料组织、性能的影响。本论文主要的研究内容和结果如下:
(1)对高铬铸铁固液混合铸造的设备、模具、材料选择以及工艺进行了研究。自制了高铬铸铁合金的中频熔炼炉炉体、固液混合铸造保温挤压模具、普通铸造砂型模。确定了本实验主要采用的高铬铸铁合金的铬碳成分为:Cr 15%, C 2.5%。初步掌握了固液混合铸造制备高铬铸铁的工艺参数,实验证明,当粉末粒度小于175μm,加粉量为合金熔体质量百分数的5~20%,半固态挤压温度控制在1220℃~1250℃之间,挤压压下量控制在15%以内,成功地用固液混合铸造工艺制备了高铬铸铁合金坯料。对固液混合铸造工艺制备的高铬铸铁合金坯料进行1220℃~1240℃重熔处理,可以改善铸造过程中的缺陷,为后续的热加工即半固态触变加工打下良好的基础。
(2)对固液混合铸造影响高铬铸铁合金微观组织以及机理进行了研究。固液混合铸造制备的Cr15高铬铸铁合金,其共晶碳化物组织更加细小,板片长度最大为50μm,碳化物有明显的球化现象;奥氏体枝晶的树枝状形貌消除,形成更加细小的等轴晶粒;合金组织的共晶团尺寸变小,共晶团直径在20-50μm之间,合金的偏析得以改善。
(3)对固液混合铸造改善合金的性能以及微观机制进行了研究。固液混合铸造工艺制备的合金试样退火态硬度为:HRC32.5~36.0;室温拉伸性能为:抗拉强度σb=635MPa,屈服强度σs=401MPa;冲击吸收功Ak=4.1~5.2J,这些指标均高于普通铸造制备的合金试样。固液混合铸造工艺制备的高铬铸铁合金试样相对于普通铸造来说,热变形性能得以提高,墩粗变形比可达到30%以上。固液混合铸造工艺改善了高铬铸铁合金的耐磨性能,与普通铸造工艺比较,使摩擦磨损实验的质量损失率由1.0%降低到0.53%。