高鉻耐磨鑄鐵成分及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、當(dāng)前耐磨材料在機(jī)械、建材、水泥、交通等許多行業(yè)被廣泛應(yīng)用，因耐磨材料性能不足所引起的摩擦磨損造成的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)巨大，本文的目的在于改善和提升耐磨材料的力學(xué)及耐磨性能，以期節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)能夠減少因磨損所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)損失。本文主要涉及了高鉻耐磨鑄球的化學(xué)成分及變質(zhì)處理研究、鑄造工藝仿真模擬研究及后期的熱處理研究。
　　在原有化學(xué)成分下，分別添加了百分比含量為0％、0.3％、0.6％和1.0％的釔基重稀土變質(zhì)劑進(jìn)行變質(zhì)處理，研究結(jié)果表

2、明釔基重稀土變質(zhì)劑對(duì)材料的力學(xué)性能有較為明顯的影響，變質(zhì)劑含量為0.6％時(shí)，鑄態(tài)磨球具有較為優(yōu)異的綜合力學(xué)性能。鑄態(tài)試樣平均硬度達(dá)到54.3HRC，沖擊韌性值達(dá)到4.8 J/cm2，比未經(jīng)變質(zhì)的試樣分別高出約6.26％和26.32％。變質(zhì)處理對(duì)熱處理態(tài)試樣的宏觀硬度及組織的微觀硬度基本沒(méi)有影響，但是對(duì)其沖擊韌性值有明顯的促進(jìn)作用，在950℃淬火+350℃回火的工藝下，含0.6％的釔基重稀土變質(zhì)劑的試樣沖擊韌性值比相同熱處理工藝下未經(jīng)變質(zhì)

3、處理的試樣高約18.0％，硬度達(dá)到63.3HRC，沖擊韌性值達(dá)到5.9 J/cm2。
　　其他元素成分不變時(shí)，隨著碳元素含量的增加，鑄態(tài)和熱處理態(tài)材料的硬度逐漸增大，沖擊韌性值逐漸減小。鑄態(tài)下含1.3％銅和0.9％鉬的試樣平均硬度值要比不含這些元素的試樣小7.8％左右，但沖擊韌性值增大約21.1％。小塊試樣中鉬和銅元素強(qiáng)化材料的作用難以得到體現(xiàn)，對(duì)于體積較大的耐磨磨球而言，銅和鉬元素能顯著增強(qiáng)磨球的淬透性。
　　對(duì)高鉻耐磨鑄

4、球進(jìn)行了鑄造工藝仿真模擬，分別使用了砂型、金屬型和鐵模覆砂鑄造工藝。模擬結(jié)果表明采用鐵模覆砂鑄造工藝，且控制不同部位覆膜砂的厚度，綜合仿真模擬結(jié)果最優(yōu)，該工藝下能控制磨球不同部位的凝固時(shí)間，實(shí)現(xiàn)順序凝固，縮孔縮松分布體積大幅減小，形成的缺陷為縮孔和縮松的復(fù)合類型。二次支晶臂間距約為0.045～0.07mm，磨球700℃時(shí)的最大等效應(yīng)力大小為292.368MPa，這一應(yīng)力與磨球在此溫度下的固有強(qiáng)度相當(dāng)，發(fā)生冷裂和熱裂的可能性都較低。鐵模覆

5、砂工藝在1440℃的澆注溫度及300℃的金屬型保溫溫度下，磨球的縮孔縮松出現(xiàn)的機(jī)率較小，磨球晶粒尺寸較佳。
　　熱處理研究表明在相同的淬火溫度下，回火溫度越高，耐磨材料的宏觀硬度、微觀基體組織及共晶組織顯微硬度均出現(xiàn)下降，但材料的沖擊韌性則增加明顯。材料只淬火無(wú)回火處理時(shí)，同鑄態(tài)性能相比硬度增加明顯，但沖擊韌性值增加較少。EDS分析表明該種成分下的共晶碳化物類型為M3C和M7C3的混合型碳化物，脫穩(wěn)處理時(shí)所析出的二次碳化物為M7C