小直径铸铁型材制备及其组织与性能研究

论文摘要

随着铸铁水平连铸技术的不断推广,铸铁型材正在被越来越广泛的应用到工业行业中的各个领域。本文通过对连铸设备、控制系统的改进和相关工艺参数的优化,制备了几种不同截面尺寸的小直径铸铁型材,并从小直径铸铁型材的凝固成型特点出发,分析研究了其组织与性能之间的对应关系,得出了以下结论:(1)小直径铸铁型材的金相组织特点是:发达的初生奥氏体枝晶和枝晶间分布的细小的D型石墨。(2)试验所得的小直径铸铁型材的断面硬度均匀性较好,一般在HB190～220,断面硬度差仅为HB±15。(3)试验所得的小直径铸铁型材的抗拉强度均在320MPa以上,力学性能良好。(4)从拉伸断口可以得出:奥氏体枝晶在铸铁型材的断裂过程中主要表现为阻止裂纹扩展的作用,增加断裂所需的能量,提高铸铁型材的强度。(5)对小直径铸铁型材的组织及断裂行为分析表明:发达的初生奥氏体枝晶呈框架结构分布;枝晶间的D型石墨在高倍电镜下观察石墨的形状近似呈蠕虫状或珊瑚状。这是小直径铸铁型材高强度的根本原因。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 铸铁型材概述
• 1.1.1 国外铸铁型材发展概况
• 1.1.2 国内铸铁型材发展概况
• 1.1.3 铸铁型材应用领域
• 1.2 铸铁型材生产方法及其工艺优越性
• 1.2.1 铸铁型材生产方法
• 1.2.2 铸铁型材水平连续铸造工艺的优越性
• 1.3 水平连铸型材的组织及力学性能特点
• 1.3.1 铸铁型材的组织特点
• 1.3.2 铸铁型材的力学性能特点
• 1.3.3 铸铁型材的其它特点
• 1.4 小直径铸铁型材的生产特点及国内外生产现状
• 1.4.1 小直径铸铁型材生产特点
• 1.4.2 小直径铸铁型材国内外发展现状
• 1.5 本课题的研究目的及意义
• 2 实验设备及小直径铸铁型材制备工艺研究
• 2.1 铸铁型材水平连铸设备
• 2.1.1 保温炉
• 2.1.2 结晶器
• 2.1.3 牵引机
• 2.1.4 同步切割机
• 2.1.5 压断机及出线装置
• 2.2 小直径铸铁型材的成型特点
• 2.3 小直径铸铁型材制备工艺研究
• 2.3.1 控制保温炉液面高度
• 2.3.2 结晶器设计
• 2.3.3 进出结晶器冷却水控制
• 2.3.4 小直径铸铁型材拉拔工艺研究
• 3 材料的制备及组织性能研究
• 3.1 制备工艺流程图
• 3.2 材料的制备
• 3.2.1 配料成分设计
• 3.2.2 炉料配制及熔炼工艺
• 3.2.3 孕育处理
• 3.2.4 其它辅助材料的使用
• 3.2.5 拉拔工艺参数的选定
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 实验仪器设备
• 3.3.2 试样的制备及性能测定
• 3.4 组织与性能研究
• 3.4.1 化学成分
• 3.4.2 金相组织特点
• 3.4.3 硬度试验结果及分析
• 3.4.4 抗拉强度测试结果及其断口分析
• 3.5 小结
• 4 分析与讨论
• 4.1 小直径铸铁型材凝固过程对组织的影响
• 4.2 小直径铸铁型材高强度成因分析
• 4.2.1 小直径铸铁型材共晶石墨特点
• 4.2.2 石墨在断裂时的行为分析
• 4.2.3 基体组织对小直径铸铁型材强度的贡献
• 4.3 小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 在校期间发表论文