提高灰铸铁缸体力学性能的优化工艺及控制

论文摘要

本论文在本厂现有生产条件下,研究了随流孕育、锡元素及不同炉料配比对所研究WD615发动机缸体的组织和性能的影响。孕育处理作为改善铸铁件性能的一种主要的方法,能降低铁液的过冷倾向,使共晶团细化,石墨的形态、尺寸及分布得到改善。孕育处理不仅可以提高铸件的力学性能,改善断面均匀性,而且可以消除薄壁、边缘处的白口,从而改善铸件的切削性能。在孕育工艺上,我厂一直采用炉前一次孕育法,气缸体石墨形态为A+部分B型石墨,有待进一步改善。试验结果标明:WD615气缸体铸件采用0.3%Si—Ba孕育剂炉前一次孕育与0.07%的Si—Zr孕育剂随流孕育相结合,获得均匀分布的A型石墨,石墨片长4级;随流孕育处理能够改善石墨形态和分布,消除了B型石墨;随流孕育处理对气缸体的共晶团数量和基体组织没有明显影响。锡对提高WD615缸体的性能有明显的作用。锡对WD615气缸体金相组织的影响主要与改变其动力学条件有关。锡会在结晶前沿形成低熔点的偏析层,阻碍了碳原子的扩散与奥氏体-石墨共晶团的生长。锡的加入细化了共晶团,同时,锡对提高珠光体含量有显著作用。也可使拉伸强度提高及使布氏硬度增加。这和锡加入后,共晶团细化有关。此外,锡加入后,组织更加均匀,反映到阶梯试块的断面硬度差（断面敏感性）也呈降低趋势。试验结果如下:（1）随着锡加入量的增加,灰铸铁石墨形态有所改善,共晶团细化。（2）在锡加入量≤0.1%的情况下,可以明显提高灰铸铁的拉伸强度,但当锡加入量＞0.1%时,拉伸强度有所下降。（3）锡对提高灰铸铁珠光体含量有明显提高。当锡含量达到0.1%时,可以获得100%珠光体。（4）随着锡加入量的增加,布氏硬度一直增加,断面敏感性有所下降。通过实验结果表明潍柴铸造工厂炉料比例最佳为60%废钢、回炉料20%、生铁20%。金相:A型为主允许少量B型,片长不小于4级,珠光体含量≥98%,硬度:190-240HB,铸件本体拉伸强度≥200MPa,试棒拉伸强度≥250HB,切削性能良好。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 灰铸铁材质性能介绍及应用
• 1.1.1 灰铸铁介绍
• 1.1.2 灰铸铁的牌号、化学成分反显微组织
• 1.1.3 灰铸铁的性能和用途
• 1.1.4 灰铸铁性能的改善
• 1.1.5 灰铸铁石墨化
• 1.2 微合金化高强度灰铸铁
• 1.3 灰铸铁HT250性能分析
• 1.4 石墨对灰铸铁基体组织的影响
• 1.5 各种元素对铸铁组织性能的影响
• 1.6 灰铸铁的发展应用
• 1.7 目前国内提高灰铸铁性能采取的措施:
• 1.8 本课题研究的理论与实际意义及应用前景
• 第二章 生产WD615缸体的设备、工艺介绍
• 2.1 潍柴铸造二厂的铸件产品要求
• 2.1.1 铸件的种类
• 2.1.2 典型铸件WD615发动机缸体介绍
• 2.2 潍柴铸造二厂生产WD615缸体用设备介绍
• 2.2.1 造型线及浇注机介绍
• 2.2.2 铸造二厂冲天炉介绍
• 2.2.3 80吨有芯感应保温炉
• 2.3 工艺介绍
• 2.3.1 冲天炉熔炼工艺
• 2.3.2 电炉熔炼工艺
• 2.3.3 炉前处理工艺
• 2.3.4 测温工艺
• 2.3.5 浇注工艺
• 2.3.6 炉前分析工艺
• 第三章 实验方法
• 3.1 生产设备、实验仪器简介
• 3.2 熔炼原辅材料
• 3.3 试验
• 3.3.1 熔炼工艺
• 3.3.1.1 冲天炉熔炼
• 3.3.1.2 工频炉熔炼
• 3.3.2 试样检测
• 3.3.2.1 金相试验
• 3.3.2.2 布氏硬度试验
• 3.3.2.3 拉伸强度试验
• 3.4 本章小结
• 第四章 不同炉料配比对WD615气缸体性能的影响
• 4.1 不同废钢含量金相组织和拉伸强度比较
• 4.1.1 不同废钢含量的金相组织
• 4.1.2 不同废钢比例的拉伸强度比较图
• 4.2 不同生铁含量金相组织和拉伸强度比较
• 4.2.1 不同生铁含量的金相组织
• 4.2.2 不同生铁比例的拉伸强度比较图
• 4.3 不同回炉料金相组织和拉伸强度比较
• 4.3.1 不同回炉料金相组织
• 4.3.2 不同回炉料拉伸强度比较图
• 4.4 本章小结
• 第五章 随流孕育对WD615气缸体金相组织和性能的影响
• 5.1 试验方法
• 5.2 实验结果与讨论
• 5.3 实验结论
• 第六章 Sn对WD615气缸体组织和性能的影响
• 6.1 实验方法
• 6.2 试验内容
• 6.2.1 锡对WD615机体金相组织的影响
• 6.2.2 锡对WD615机体机械性能的影响。
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 学位论文评阅及答辩情况表