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《郑州大学》 2012年
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硅对低温高韧性球墨铸铁组织及性能的影响

尹艳娜  
【摘要】:球墨铸铁作为重要的金属结构材料具有优良的机械性能,在汽车、风力发电等领域应用较为广泛。由于风电设备长期工作在寒冷及盐雾腐蚀严重的条件下,这就对球墨铸铁的低温性能及耐蚀性能提出了更高的要求。本课题通过控制低温高韧性球墨铸铁的硅含量,研究了硅对其组织和性能的影响。 低温高韧性球墨铸铁铸态下的组织为铁素体+珠光体+球状石墨+极少量渗碳体。石墨大小等级达到6-7级,球化等级达到1-2级。试样中的硅含量越高,组织中的石墨球就越多,石墨球径越小,在基体中的分布更加均匀。铸态试样的铁素体量随硅量的增加而增加。当Si量为1.58%时,试样铸态组织中出现渗碳体,含量为1%;含Si量分别为1.78%、1.96%和2.10%试样组织中无渗碳体。 铸态试样的硬度、抗拉强度与组织中的珠光体含量及Si元素含量有关。含硅量为1.58%试样铸态组织中珠光体量较多,且含有渗碳体,其硬度、抗拉强度较高,分别达到156HBW、425MPa;含硅量为1.78%、1.96%和2.10%试样的硬度、抗拉强度随硅量的增加逐渐升高。 根据铸态组织不同,选用的具体热处理工艺为:含Si量为1.58%时,采用900℃×4h+750℃×4h高低温两阶段石墨化退火;含Si量分别为1.78%、1.96%和2.10%时,采用760℃×6h低温石墨化退火。热处理后基体中的渗碳体和珠光体消失,转变为全铁素体组织。 热处理后试样的硬度、抗拉强度随着含硅量的增加而升高,伸长率则随着硅量的增加而降低。在所研究硅含量的范围内,试样-40℃条件下的冲击吸收功随着含Si量的增加变化不明显。各试样-40℃冲击吸收功均在14J以上,低温冲击韧性较好。 经3.5%NaCl溶液腐蚀,低温高韧性球墨铸铁的铁素体基体晶界以及铁素体-石墨界面处首先发生腐蚀,腐蚀过程中石墨球并不被NaCl溶液腐蚀。随着腐蚀时间的延长,铁素体基体内部腐蚀逐渐加重,铁素体-石墨的界面逐渐加宽,基体与石墨呈现的凹凸不平现象也更为明显。材料的腐蚀速率随着Si量的增加而降低,由0.06122g/m2·h降低到0.05562g/m2·h,均小于0.1g/m2·h,达到五级耐腐蚀标准中的1级耐蚀,耐蚀性能良好。 通过对不同含硅量球墨铸铁的热处理工艺、组织及性能的研究,得出:含1.9%~2.1%Si经760℃×6h低温石墨化退火处理的试样具有良好的力学性能及耐蚀性能。优化后试样的最终组织为全铁素体+细小、圆整的石墨球;抗拉强度达到365MPa,伸长率为25%;-40℃条件下冲击功为14.36J;腐蚀速率为0.05842g/m2.h,达到欧洲标准中的EN-JGS-350-22U-LT力学性能要求。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TG255

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【引证文献】
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【同被引文献】
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