【摘要】：本文通過(guò)研究鑄造及熱處理工藝對(duì)球墨鑄鐵的組織及力學(xué)性能的影響,確定最佳的下貝氏體球墨鑄鐵磨球制備工藝；并通過(guò)沖擊磨損和腐蝕磨粒磨損實(shí)驗(yàn),結(jié)合球磨機(jī)磨球運(yùn)動(dòng)學(xué)分析,研究了下貝氏體球墨鑄鐵在不同服役條件下的磨損行為及機(jī)理；結(jié)合球磨機(jī)磨球運(yùn)動(dòng)學(xué)分析磨球的最佳拋落軌跡及最大沖擊能；綜合對(duì)比下貝氏體球墨鑄鐵及另外三種耐磨材料的沖擊磨損和腐蝕磨粒磨損失重特性,并提出了四種耐磨材料的最佳服役條件。研究結(jié)果表明： 球墨鑄鐵的石墨形態(tài)及分布與球化孕育工藝密切相關(guān)。使用2.2%球化劑和0.8%一次孕育劑在1450℃球化處理90s,并在澆鑄時(shí)沖入1.2%的二次孕育劑,所得球墨鑄鐵中石墨尺寸、形態(tài)及分布最佳。近一步分析發(fā)現(xiàn),尺寸細(xì)小且分布均勻的球狀石墨對(duì)金屬基體的割裂作用小,且咬合力較高,在其晶界處優(yōu)先形核的下貝氏體細(xì)小而均勻,從而顯著提升球墨鑄鐵的塑性變形協(xié)調(diào)能力；通過(guò)Jominy頂端淬火實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),材料頂端依次經(jīng)歷了薄膜沸騰、泡核沸騰及自然對(duì)流三種熱傳導(dǎo)機(jī)制。由于冷卻速率的差異,隨著淬火高度的增加,材料組織依次經(jīng)歷了馬氏體、貝氏體、珠光體及鐵素體轉(zhuǎn)變；熱處理結(jié)果表明：860℃溫度下保溫2h后采用20℃的飽和硝酸鹽和亞硝酸鹽混合介質(zhì)進(jìn)行連續(xù)冷卻,并在250℃下回火2h,所得的下貝氏體球墨鑄鐵磨球表現(xiàn)出表層高硬度,內(nèi)部高韌性的性能梯度特征；磨損實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析發(fā)現(xiàn),下貝氏體球墨鑄鐵的沖擊磨損機(jī)制先后經(jīng)歷了犁溝、微切屑及疲勞磨損,其腐蝕失重機(jī)制主要包括化學(xué)腐蝕、電偶腐蝕和犁溝磨損機(jī)制。載荷對(duì)沖擊及腐蝕磨損失重率的影響顯著,載荷的增大將顯著提高材料的失重率。不過(guò),在一定載荷的作用下,表層組織的耐磨性會(huì)隨著殘余奧氏體的馬氏體相變而提高；對(duì)比幾種耐磨材料的磨損特性發(fā)現(xiàn),下貝氏體球墨鑄鐵適用于多種實(shí)際服役條件,包括沖擊載荷較高、介質(zhì)酸性適中的大型球磨機(jī)。高鉻鑄鐵適用于沖擊載荷較小、碾磨介質(zhì)較硬、介質(zhì)酸性較強(qiáng)的中、小型球磨機(jī)。低鉻磨球適用于中、小型干式球磨機(jī)。而70Mn馬氏體鋼適用于大、中型干磨球磨機(jī)。
【圖文】：

按摩擦表面所受到的應(yīng)力和沖擊的大小，磨粒磨損可分為[74].-鑿削式磨粒磨損（圖2-7a)。這類磨損的特征是沖擊力大。磨料以很大的沖擊力切入金屬表面，因此工件受到很高的應(yīng)力，造成表面宏觀變形，并可從摩擦表面鑿削下大顆粒的金屬，在被磨損表面有較深的溝槽和壓痕。如挖掘機(jī)的斗齒，礦石破碎機(jī)錘頭等零件表面的磨損即屬于此種磨損形式。高應(yīng)力碾碎式磨粒磨損（圖2-7b)。這類磨損的特點(diǎn)是應(yīng)力高，磨料所受的應(yīng)力超過(guò)了磨料的壓碎強(qiáng)度。當(dāng)磨料夾在兩摩擦表面之間時(shí)，局部產(chǎn)生很高的接觸應(yīng)力，磨料不斷被碾碎。被碾碎的磨料顆粒呈多角形，它會(huì)擦傷金屬，在摩擦表面留下溝槽和凹坑。如礦石粉碎機(jī)的顎板，禮碎機(jī)滾筒等表面的破壞。低應(yīng)力擦傷式磨粒磨損（圖2-7C)。這種磨損的特征是應(yīng)力低

4.3球化孕育工藝對(duì)掦態(tài)組織的影響圖4-3所示為各組試樣的鑄態(tài)顯微組織形貌，其中顏色最深的是石墨，圍繞著石墨周圍的光殼的圓環(huán)是鐵素體。從圖4-3中以看出，石墨周圍的鐵素體環(huán)的厚度較大,其主要原因?yàn)楸緦?shí)驗(yàn)材料中含有較高的娃元素(約4.7 %),娃是強(qiáng)鐵素體形成元素，同時(shí)也有助于形成石墨。在鐵素體周圍的灰色組織為珠光體。另外，不難發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)中各組試樣的碳元素均己石墨化，但是石墨的形態(tài)差異較大，，在155(rC球化處理]20s的A組試樣中，出現(xiàn)了大量的不規(guī)則的條帶狀或塊狀石墨，其主要原因是在高溫鐵液中球化時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，球化反應(yīng)十分劇烈
【學(xué)位授予單位】：北京科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TG255;TG163

【參考文獻(xiàn)】

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1 方克明，白元強(qiáng);鑄鐵中開(kāi)花狀石墨的微觀結(jié)構(gòu)[J];北京科技大學(xué)學(xué)報(bào);1998年02期

2 ;Ultra-high cycle fatigue behavior of high strength steel with carbide-free bainite/martensite complex microstructure[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2009年03期

3 高緒濤;趙愛(ài)民;趙征志;張明明;張宇光;;熱軋TRIP鋼殘余奧氏體及其穩(wěn)定性研究[J];材料工程;2011年11期

4 Khodamorad Abbaszadeh;Hassan Saghafian;Shahram Kheirandish;;Effect of Bainite Morphology on Mechanical Properties of the Mixed Bainite-martensite Microstructure in D6AC Steel[J];Journal of Materials Science & Technology;2012年04期

5 蔣沂萍;原材料缺陷對(duì)鋼球質(zhì)量的影響[J];軸承;2002年08期

6 王仲玨;王小非;;中鉻鑄鐵磨球制造工藝研究[J];大型鑄鍛件;2007年02期

7 陳昕;金紀(jì)勇;楊玉;劉宏;劉春明;;殘余奧氏體對(duì)貝氏體鋼軌性能的影響[J];鋼鐵;2011年12期

8 呂振林,鄧月聲,饒啟昌;馬氏體球墨鑄鐵腐蝕磨損特性研究[J];機(jī)械工程材料;2001年05期

9 魏勇;郭利杰;;磨礦條件對(duì)鋼球磨損的影響及磨損規(guī)律研究[J];非金屬礦;2012年04期

10 Ting Sun;Ren-bo Song;Fu-qiang Yang;Chun-jing Wu;;Wear behavior of bainite ductile cast iron under impact load[J];International Journal of Minerals Metallurgy and Materials;2014年09期

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1 黎清寧;高錳鋼和高鉻鑄鐵的沖擊腐蝕磨損行為及交互作用研究[D];昆明理工大學(xué);2008年

本文編號(hào)：2533235