固液混合铸造高铬铸铁合金的研究.pdf.pdf

湖南大学
硕士学位论文
固液混合铸造高铬铸铁合金的研究
姓名:陈葵
申请学位级别:硕士
专业:材料加工工程
指导教师:高文理
20060325
固液混合铸造高铬铸铁合金的研究
摘要
高铬铸铁合金是一种优良的耐磨材料,具有较大的工业运用价值。但是,高
铬铸铁由于合金化程度高,造成合金铸造成型性能差、组织粗大、成分偏析严重、
合金脆性较大,使合金的性能和后续热加工能力受到较大的影响,其运用受到较
大的限制。本文采用一种新型的材料制备技术-固液混合铸造技术,制备了高铬
铸铁合金,并通过 DSC、力学性能、OM、X 射线衍射、SEM 等手段,研究了制
备工艺对材料组织、性能的影响。本论文主要的研究内容和结果如下:
(1)对高铬铸铁固液混合铸造的设备、模具、材料选择以及工艺进行了研
究。自制了高铬铸铁合金的中频熔炼炉炉体、固液混合铸造保温挤压模具、普通
铸造砂型模。确定了本实验主要采用的高铬铸铁合金的铬碳成分为:Cr 15%, C
%。初步掌握了固液混合铸造制备高铬铸铁的工艺参数,实验证明,当粉末
粒度小于 175μm,加粉量为合金熔体质量百分数的 5~20%,半固态挤压温度
控制在 1220℃~1250℃之间,挤压压下量控制在 15%以内,成功地用固液混合
铸造工艺制备了高铬铸铁合金坯料。对固液混合铸造工艺制备的高铬铸铁合金坯
料进行 1220℃~1240℃重熔处理,可以改善铸造过程中的缺陷,为后续的热加
工即半固态触变加工打下良好的基础。
(2)对固液混合铸造影响高铬铸铁合金微观组织以及机理进行了研究。固
液混合铸造制备的 Cr15 高铬铸铁合金,其共晶碳化物组织更加细小,板片长度
最大为 50μm,碳化物有明显的球化现象;奥氏体枝晶的树枝状形貌消除,形成
更加细小的等轴晶粒;合金组织的共晶团尺寸变小,共晶团直径在 20-50µm 之
间,合金的偏析得以改善。
(3)对固液混合铸造改善合金的性能以及微观机制进行了研究。固液混合
铸造工艺制备的合金试样退火态硬度为:~;室温拉伸性能为:抗
拉强度σb=635MPa,屈服强度σs=401MPa;冲击吸收功 Ak=~,这些指
标均高于普通铸造制备的合金试样。固液混合铸造工艺制备的高铬铸铁合金试样
相对于普通铸造来说,热变形性能得以提高,墩粗变形比可达到 30%以上。固
液混合铸造工艺改善了高铬铸铁合金的耐磨性能,与普通铸造工艺比较,使摩擦
磨损实验的质量损失率由 %降低到 %。

关键词:铸造;固液混合铸造;高铬铸铁;组织;力学性能


II
硕士学位论文
Abstract
High chromium cast iron was an useful alloy in industry application with
excellent wear resistance. But the content of Cr was so high that the castability of
the alloy was poor, the microstructure were large, ponent segregation was
serious and the brittleness was great, which influenced the mechanical properties and
subsequent hot-working character bad, so the use of the alloy was limited. High Cr
cast iron was fabricated by a new technology ---the Solid-Liquid Mixed casting, and
the preparation processing and it’s influence on the microstructures and mechanical
properties of the alloy were studied by DSC, tensile strength test, OM, X-ray and
SEM. The main contents and results was as follows:
(1) The equipments, mould, confirmation of alloy content and processing
parameters of the solid-liquid mixed c