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铬系耐磨铸铁磨球组织及性能研究

苗树森

  本文以铬元素在铬系抗磨铸铁中的作用为依据,设计了三种直径为φ110mm,不同铬含量的铬系抗磨铸铁磨球;借助金相技术、电镜技术、TEM技术、X-ray衍射技术等多种分析手段,通过对材料宏观硬度、显微硬度、冲击韧性及磨损性能的比较和分析,探讨了不同铬含量对材料性能的影响;并通过两种不同热处理手段改善高铬抗磨铸铁的组织和性能,分析热处理后材料的组织和性能变化,并对两种不同热处理工艺对材料的影响进行讨论和总结。 研究结果表明:铸态下三种铬系铸铁的共晶组织均为莱氏体组织,低、中铬铸铁共晶组织比较粗大,高铬铸铁的共晶组织相对细小。随着含铬量的增加,三种铬系铸铁的碳化物类型经历了由M3C向M7C3的转变过程,低铬铸铁碳化物类型以M3C为主,碳化物呈蜂窝状和网状分布,中铬铸铁碳化物类型为M3C和M7C3的混合物,碳化物数量较低铬铸铁明显增多,多以针状分布。而高铬铸铁的碳化物类型以M7C3这种高硬度碳化物为主,材料的宏观硬度、奥氏体转变产物和碳化物的显微硬度都比低、中铬型的高,M7C3型碳化物呈六角杆状及板条状分布于基体中,连续程度大为降低。铸态下高铬铸铁的硬度明显高于低、中铬铸铁,表面硬度值达到53HRC,同时三种铬系铸铁的冲击韧性值较低,均不超过4.73 J/cm2。 在此基础上,本文设计了两种热处理方案研究热处理工艺对高铬铸铁组织形貌的影响。研究表明:含铬量为15%左右的高铬铸铁采用常规热处理工艺时,当淬火温度为850℃,回火温度为350℃时,高铬铸铁的组织性能最佳,得到以马氏体为主的基体组织,碳化物类型主要以M7C3为主且含量较多,呈断开的块、条状分布。其表面硬度值可以达到60HRC,冲击韧性达到6.3J/cm2;当采用等温淬火热处理时,通过等温淬火热处理工艺可使高铬铸铁得到马氏体与针状下贝氏体为主的基体组织,下贝氏的硬度接近马氏体,而韧性优于马氏体,从而使得高铬铸铁获得较好的冲击韧性。在320℃等温淬火1.5h,可获得最理想的基体组织,材料的硬度值达到63HRC,冲击韧性值达到8.4 J/cm2。经对比发现,等温淬火工艺可以有效的改善材料的组织性能,可以获得较理想的材料冲击韧性。 通过对高铬铸铁冲击断口形貌及磨损表面形貌的观察分析发现,高铬铸铁的断裂属于脆性断裂,磨损机制以磨粒磨损为主。等温淬火处理后的高铬铸铁试样磨损性能明显优于常规热处理后的试样,具有较好的耐磨性能。……   
[关键词]:合金元素;抗磨铸铁;热处理;微观组织;力学性能
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:长春工业大学2010年
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