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四川大学
硕士学位论文
合金元素对高铬耐磨铸铁凝固组织和亚临界硬化行为的影响
姓名:王均
申请学位级别:硕士
专业:材料学
指导教师:沈保罗
20031110
合金元素对高铬耐磨铸铁凝固组织和亚临界硬化行为的影响材料学专业研究生:王均指导老师:沈保罗教授高铬耐磨铸铁,.南晕⒆橹窃诟咔度又有良好韧性的基体上分布着高硬度的且彼此孤立分布而连不成网状的型共晶碳化物。正是由于它的特殊的显微组织使得它具有杰出的耐磨能力,而被广泛地应用于矿山、冶金、建材、电力和化工等行业。铸态高铬耐磨铸铁并不具有很好的耐磨能力,一般都要经过适当的热处理才能具有很好的使用性能。亚临界处理是一种很好的高铬耐磨铸铁热处理方法,高铬耐磨铸铁经过亚临界处理后能获得较好的使用性能。随着工业技术的发展,人们常常在高铬耐磨铸铁中添加一些合金元素来提高它的使用性能。为了合理而高效地利用合金元素,研究合金元素对高铬耐磨铸铁凝固组织和亚临界处理的影响,是很有必要的。本文正是通过一系列的对比实验和深冷处理来研究锰、铜和钒对高铬耐磨铸铁性能的影响,本文通过电子探针、苌洹、⒋判苑ê陀捕炔饬糠ɡ囱芯苛一系列不同的成分的高铬耐磨铸铁的凝固组织和亚临界处理的时效硬化行为,详细分析了锰、铜和钒三种合金元素对高铬耐磨铸铁性能的影响,还分析了深冷处理对高铬耐磨铸铁亚临晃硬化行为的影响。研究结果表明:高铬耐磨铸铁的铸态组织由奥氏体,马氏体和型碳化物组成。在高铬耐磨铸铁中分别加入、、诓煌脑蚋吒跄湍铸铁的铸态试样的残余奥氏体含量都增加;能显著增大碳化物的数量;细化晶粒,改善组织结构和分布,提高材料的硬度。高铬耐磨铸铁在一定的亚四川大学硕士学位论文
临界处理过程中会发生二次硬化效应,并且其显微组织中残余奥氏体含量越高,二次硬化效果越明显。二次硬化的具体机制是由于在亚临界处理过程中,由于残余奥氏体中的合金碳化物的析出使得点上升而发生马氏体转变。含、母吒跄湍ブ谘橇俳绱砉讨幸N龀觥辏瓹嗪蚔共牧嫌捎诿稚强化而硬度提高。由于和的析出需要一定的时间,故由它们析出引起的二次硬化峰要迟于由于马氏体转变引起地二次硬化峰。用深冷处理后的试样进行对比亚临界处理也证实了高铬耐磨铸铁在亚临界处理中的第一个硬化峰是由马氏体转变引起的,并且深冷处理后,试样由于其残部分余奥氏体转变为马氏体而硬化。关键词:高铬耐磨铸铁亚临界处理二次硬化锰铜钒深冷处理析出马氏体转变碳化物弥散强化四门笱渡涎宦畚
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第一章绪论引言耐磨金属材料金属磨损是造成机械零件失效的主要原因之一。自从人类使用机器代替手工劳动以来,如何延长机器的使用寿命,减少零件的磨损,始终是人们关心的问题之一,许多人为此进行了长时间的探索和研究。统计资料表明¨删:在失效的机械零件中,大约有%~%是金属磨损。供给机器的能量大约有%~%消耗在摩擦和磨损中。据估计,仅磨粒磨损,每年就使工业国家损失国民生产总值的ァ%,,磨粒磨损在整个磨损中占%嘲,零件磨损失效后,不但需要耗费人力、物力去更换配件,也使设备在更换零件期间不能生产产品,影响设备固有能力的发挥。。在科技高速发展的今天,国民经济的各个部门都对机械设备的耐用性、可靠性和精度提出了更高的要求。因此,研究金属材料磨损现象,探讨影响磨损的各种因素,提高金属的抗磨能力,研制新型抗磨合金,早已成为科技工作者面前的重要课题。本文主要研究高铬耐磨铸铁的成分、组织、亚临界处理及其处理后的机械性能和耐磨性,着重分析讨论了合金元素对高铬耐磨铸铁组织、性能的影响。.几趾秃辖鸶退火或正火状态的碳钢不是合适的抗磨料磨损材料,但是,由于价格较低,韧性良好,仍有一定的应用场合【。低碳钢抗磨零件一般都要经过表面改性处理,例如采用渗碳、氮化、碳氮共渗、渗硼、表面喷焊工艺提高表面组织的抗磨能力。中、高碳钢零件可通过表面淬火,或表面喷焊硬质金属材料等工艺措施来提高抗磨性【。农业机具通常是与土壤、农作物、畜类皮毛等磨料相作用的。这些机具的抗磨零件常常采用高、中碳钢以及低合金钢。这主要由于磨料硬度相对较低,碳钢零件价格低廉,碳钢耐磨件具有合适的性能价格比【引。.湍ズ辖鸶川笱妒垦宦畚
在抗磨料磨损场合应用的合金钢,一般是锰系合金钢和铬系合金钢。由于基本合金元素对钢的力学性能和抗磨能力的作用,常被另外一些合金元素所增强。合金元素对抗磨合金钢的有益作用,主要表现在以下两方面:一是通过不同的方式强化固溶相和改变固溶相的过冷转变性质;二是形成坚硬耐磨的化合物,这些化合物在组织中能起抗磨损的骨架作用【、工艺性