陶瓷抛光线及压机布料托板用高耐磨新材料的开发

论文摘要

陶瓷抛光线及压机布料托板是陶瓷生产中影响陶瓷质量的重要因素,底板和托板应具备高的耐磨性能和一定的抗冲击性能。本论文以高铬铸铁为研究对象,采用对比实验的方法探讨Cr/C及Si含量对高铬铸铁显微组织和硬度、冲击韧性与耐磨性能的影响规律,从而开展了针对上述应用背景下新型高耐磨材料的研究。首先,固定Cr含量分别为25wt.%、28wt.%、31wt.%,通过调整C含量改变Cr/C考察Cr/C对高铬耐磨铸铁显微组织、硬度、冲击韧性与耐磨性能的影响规律。结果表明:Cr/C是影响显微组织中碳化物数量和形态的主要因素。随着Cr/C的增加,显微组织由过共晶向共晶和亚共晶转变;材料的硬度逐渐下降。在Cr/C相同时,Cr、C含量越高,其硬度也相对较高,即Cr31硬度高于Cr28和Cr25。材料的冲击韧性随Cr/C的增加先升高后降低,Cr31在Cr/C为11时,冲击韧性最高达到3.45J/cm2,Cr28在Cr/C为12时,冲击韧性最高达到5.1J/cm2,Cr28在Cr/C为11时,冲击韧性最高达到5.0J/cm2。材料的耐磨性随Cr/C的增加而降低,当外加载荷为70N时,Cr31具有较好的耐磨性能;外加载荷为170N时,Cr25、Cr28具有较好的耐磨性能。综合考虑冲击韧性和耐磨性能,优化出Cr25和Cr28作为下一步实验研究对象。其次,固定Cr/C为10,研究含Si量对Cr25与Cr28高铬铸铁显微组织、硬度、冲击韧性与耐磨性能的影响规律。结果表明:随着含Si量的降低,Cr25和Cr28铸铁铸态组织由孤立的过共晶碳化物向树枝状共晶组织转变;随Si含量的降低,材料的硬度逐渐升高,冲击韧性降低;材料的耐磨性随Si含量的降低先升高后下降;当外加载荷为70N时,Si含量为2.0wt.%时,Cr25和Cr28铸铁均有较好的耐磨性;当外加载荷为170N时,Cr25铸铁在Si含量2.0wt.%时有较好的耐磨性能,而Cr28铸铁在Si含量1.6wt.%时有较好的耐磨性能。综合考虑冲击韧性、耐磨性能及成本因素,选择Cr25铸铁为开发材料。最后,比较Cr25耐磨铸铁和普通陶瓷的耐磨性能,结果表明:在一定外力作用下,Cr25耐磨铸铁具有优良的耐磨性能,并进行了Cr25高铬铸铁铸造工艺研究,从而开发出适合应用于陶瓷抛光机底板及压机布料托板的高耐磨新材料。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的意义
• 1.2 耐磨材料的发展现状
• 1.2.1 耐磨合金钢
• 1.2.2 耐磨白口铁
• 1.2.3 高锰钢
• 1.2.4 贝氏体球铁
• 1.2.5 金属基复合材料
• 1.2.6 硬质合金
• 1.3 课题研究内容
• 第2章 实验方案
• 2.1 引言
• 2.2 实验方案的确定
• 2.2.1 Cr/C 对组织和性能影响的实验方案
• 2.2.2 Si 含量对组织和性能影响的实验方案
• 2.3 实验原材料
• 2.4 配料
• 2.4.1 Cr/C 对组织和性能影响的配料
• 2.4.2 Si 含量对组织和性能影响的配料
• 2.5 熔铸工艺
• 2.6 金相组织观察及性能测试的方法
• 2.6.1 金相组织观察方法
• 2.6.2 硬度测试方法
• 2.6.3 冲击韧性测试方法
• 2.6.4 耐磨性测试方法
• 2.7 本章小结
• 第3章 Cr/C 对高铬铸铁组织和性能的影响规律
• 3.1 引言
• 3.2 Cr/C 对高铬铸铁铸态组织的影响
• 3.2.1 Cr/C 对Cr25 高铬铸铁铸态组织的影响
• 3.2.2 Cr/C 对Cr28 高铬铸铁组织的影响
• 3.2.3 Cr/C 对Cr31 高铬铸铁组织的影响
• 3.3 Cr/C 对高铬铸铁性能的影响
• 3.3.1 Cr/C 对硬度的影响规律
• 3.3.2 Cr/C 对冲击韧性的影响规律
• 3.3.3 Cr/C 对耐磨性能的影响规律
• 3.4 最佳Cr/C 的结果分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 Si 含量对高铬铸铁组织与性能的影响
• 4.1 引言
• 4.2 Si 含量对高铬铸铁铸态组织的影响
• 4.2.1 Si 含量对Cr25 高铬铸铁组织的影响
• 4.2.2 Si 含量对Cr28 高铬铸铁组织的影响
• 4.3 Si 含量对高铬铸铁性能的影响
• 4.3.1 Si 含量对高铬铸铁硬度的影响
• 4.3.2 Si 含量对高铬铸铁冲击韧性的影响
• 4.3.3 Si 含量对高铬铸铁耐磨性能的影响
• 4.4 最佳Si 含量的结果分析
• 4.5 本章小结
• 第5章 Cr25 耐磨铸铁应用研究
• 5.1 引言
• 5.2 Cr 25 耐磨铸铁和普通陶瓷耐磨性能的比较
• 5.3 Cr25 耐磨铸铁铸造工艺研究
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢