吹氩处理对离心铸造灰铸铁气缸套组织和性能的影响

论文摘要

灰铸铁具有良好的性能,已成为一种重要的工程结构材料,某些铸件所用材料除灰铸铁之外其他材料还无法取代。目前,针对离心铸造灰铸铁气缸套,化学成分及组织相近时,进口件的抗拉强度和弹性模量都高于国产件,而且硬度低、切削加工性能好。经研究可知,进口件的铁液纯净度高、材质均匀性好、组织中夹杂物含量少。铁液质量包括铁液温度、化学成分和纯净度。目前,生产中铁液温度和化学成分可准确控制,但在保证优质铁液、生产高强度和高刚度的优质铸件等方面一直没有突破性进展。本文以中原内配股份有限公司实际生产的合金成分和熔炼工艺为基础,通过孕育剂优化试验筛选出合适的复合孕育剂,同时将吹氩用于离心铸造灰铸铁气缸套的熔炼过程,采用金相显微镜、扫描电镜、拉伸试验机等设备分析吹氩处理前后灰铸铁的显微组织,测定抗拉强度、弹性模量等机械性能,并对灰铸铁的冶金性能进行评估,得出以下结论：1.采用炉内增硫0.06%+硅锶随流孕育处理,灰铸铁组织中石墨呈细小片状、分布均匀,夹杂物的数量最少,抗拉强度和弹性模量等性能同时提高,综合性能最好。2.吹氩处理前后,灰铸铁组织中的氧化夹杂以颗粒点状和附着在石墨周围的块状或絮状形式存在。吹氩处理使组织中的氧化夹杂数量大大减少,石墨形态得到改善,共晶团的数量增加23%,渗碳体的层片状结构变得较为弯曲、方向性发生小角度改变。3.吹氩处理前,灰铸铁的抗拉强度350MPa左右,吹氩处理后,抗拉强度达380MPa左右,最高达到390MPa左右,弹性模提高到122GPa,提高了10%左右,灰铸铁的成熟度为1.13,品质系数为1.11,相对硬度RH较低,综合性能良好。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 灰铸铁的发展
• 1.2 灰铸铁性能的研究
• 1.3 化学成分对灰铸铁性能的影响
• 1.3.1 碳当量CE与Si/C比
• 1.3.2 锰、硫含量与Mn/S
• 1.3.3 合金元素
• 1.4 孕育处理对灰铸铁性能的影响
• 1.5 铁液温度对灰铸铁性能的影响
• 1.6 铁液纯净度对灰铸铁性能的影响
• 1.7 提高抗拉强度的途径
• 1.7.1 优化铸铁成分
• 1.7.2 改善铁液的纯净度
• 1.7.3 强化孕育效果
• 1.8 提高弹性模量的途径
• 1.8.1 性能测试温度
• 1.8.2 石墨形貌
• 1.8.3 合金元素
• 1.8.4 非金属夹杂
• 1.9 本文的研究目的、意义及内容
• 2 试验内容
• 2.1 课题选择依据
• 2.1.1 试样对比
• 2.1.2 国产件组织分析
• 2.2 技术路线
• 2.3 试验原材料
• 2.3.1 炉料的配置
• 2.3.2 孕育剂的选用
• 2.3.3 灰铸铁熔液的成分
• 2.4 试验过程
• 2.5 力学性能测试
• 2.5.1 抗拉强度
• 2.5.2 弹性模量
• 2.6 组织观察
• 2.6.1 石墨
• 2.6.2 共晶团
• 2.6.3 基体
• 2.6.4 氧化夹杂
• 3 孕育剂优化
• 3.1 孕育剂配方
• 3.2 孕育处理
• 3.3 试验结果与分析
• 3.3.1 组织分析
• 3.3.2 力学性能分析
• 3.4 本章小结
• 4 吹氩处理对灰铁气缸套组织的影响
• 4.1 氧化夹杂存在形式的研究
• 4.2 吹氩处理对氧化夹杂的影响
• 4.3 吹氩处理对石墨的影响
• 4.4 吹氩处理对基体的影响
• 4.5 吹氩处理对共晶团的影响
• 4.6 本章小结
• 5 吹氩处理对灰铁气缸套性能的影响
• 5.1 抗拉强度
• 5.2 弹性模量
• 5.3 冶金性能指标
• 5.4 本章小结
• 6 主要结论
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文及成果
• 致谢