奥—贝球铁的组织及耐磨性研究

论文摘要

等温淬火球铁,作为近五十年来铸铁冶金方面重大成就之一,由于其具有良好的综合性能,特别是在强度较高时其塑性和韧性优良,机械性能稳定,耐磨性能好,疲劳强度高等。因此,在机械、冶金、交通运输和建材等行业已经得到广泛应用。而奥―贝球铁在耐磨件中的应用潜力还相当大,奥―贝球铁在耐磨件中的应用正逐步增多并越来越受到重视。传统的耐磨材料高锰钢,在高冲击力的磨损工况下,表现出优良的耐磨性和冲击韧性。但是,在低冲击载荷的条件下,高锰钢的表面硬度提高不大,其抗磨性能发挥不出来,磨损较快,使用寿命不高。本文对比了奥―贝球铁和高锰钢在冲击不大的使用条件下的磨损量。为进一步开发奥―贝球铁作为磨损件的应用提供依据。本文是对奥―贝球铁的铸造工艺、热处理工艺、组织和性能的进一步的研究：考察了添加不同含量的铜元素对奥―贝球铁的组织和性能的影响；考察不同的等温淬火介质、不同的盐浴等温淬火温度和时间对组织及性能的影响；考察不同的含碳量对奥―贝球铁组织中石墨球的数量和形态的影响。把含碳量2.2%球铁试样用980℃保温8小时的退火处理来消除碳化物,然后与含碳量3.6%的球铁试样一起在900℃奥氏体化保温60分钟,在330℃盐浴等温淬火50分钟,可以得到以贝氏体为主要基体,抗拉强度大于1000MPa,硬度为350HV左右,综合性能比较好的贝氏体球墨铸铁。最后,对奥―贝球铁的耐磨性能进行了多组对比实验,并对其耐磨机理进行了分析,得出以下结论：1.在奥―贝球铁中添加一定量的合金元素铜,能够显著提高奥-贝球铁的延伸率,对耐磨性的影响不大。2.奥―贝球铁中的石墨更容易被磨损掉,石墨较多的情况下,切断了基体组织的连续性,是使基体组织碎裂的发源地,对奥―贝球铁的耐磨性起有害作用。适当的降低含碳量能够减少石墨球的数量,从而提高奥―贝球铁的耐磨性。3.在低应力磨料磨损的实验条件下,奥―贝球铁的耐磨性超过高锰钢。磨损表面上存在犁沟、切削划痕和裂纹,说明在低应力冲击磨料磨损过程中磨损的机理主要以切削磨损为主，兼有冲击塑性变形磨损。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 奥—贝球墨铸铁的发展
• 1.1.1 奥—贝球墨铸铁简介
• 1.1.2 奥—贝球铁性能特点
• 1.1.3 奥—贝球铁的应用
• 1.1.4 奥—贝组织的形成机理
• 1.2 奥—贝球铁的生产工艺
• 1.2.1 等温淬火工艺
• 1.2.2 铸态奥—贝球铁生产工艺
• 1.2.3 连续冷却淬火工艺
• 1.2.4 准铸态奥—贝球铁生产工艺
• 1.2.5 分级淬火工艺
• 1.3 奥—贝球铁的组织
• 1.3.1 贝氏体
• 1.3.2 奥氏体
• 1.3.3 马氏体
• 1.3.4 白亮区
• 1.4 本文的研究目的和意义
• 1.5 本文的研究内容
• 第二章 试验内容及方法
• 2.1 化学成分的选择
• 2.1.1 主要化学成分的影响
• 2.1.2 确定化学成分
• 2.1.3 原材料的选择
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 熔炼及浇注工艺
• 2.2.2 试样制备
• 2.3 热处理工艺的选择
• 2.3.1 热处理方案一
• 2.3.2 热处理方案二
• 2.4 冲击磨料磨损实验
• 第三章 试验结果与分析
• 3.1 不同含碳量球铁的金相组织
• 3.2 不同热处理条件下的金相组织
• 3.2.1 低碳球铁
• 3.2.2 等温铅浴
• 3.2.3 等温盐浴
• 3.3 等温转变温度对奥—贝球铁组织的影响
• 3.4 等温淬火时间对组织和性能的影响
• 3.4.1 对组织的影响
• 3.4.2 对硬度的影响
• 3.5 力学性能测试结果
• 第四章 奥—贝球铁的耐磨性研究
• 4.1 磨料磨损的机制
• 4.1.1 显微切削机理
• 4.1.2 多次塑性变形机理
• 4.1.3 疲劳磨损机理
• 4.1.4 微观断裂机理
• 4.1.5 冲蚀机理
• 4.2 磨损试验的主要目的
• 4.3 磨损实验方法
• 4.4 铜含量对ADI耐磨性的影响
• 4.5 碳含量对ADI耐磨性的影响
• 4.5.1 磨损实验结果
• 4.5.2 磨损分析
• 4.5.3 磨损表面形貌分析
• 4.5.4 影响磨料磨损的基本因素
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢