高铬铸铁锤头强韧化工艺的研究

摘要

本文通过对高铬铸铁熔炼工艺、深冷处理、变质处理和热处理工艺的研究，得出以下结果：
　　 (1)实际生产中，除了正确的配料、加料外，控制铁液化清后的送电功率，以液面不出现驼峰为限，通过减少元素烧损和铁液的吸气、氧化以及成分均匀化来提高材料的性能，结果表明，这种工艺是有效的，可使试样的HRC值提高2.7％左右，冲击韧性αK值可提高6.8％左右；(2)控制铁液化清后的送电功率同时，把铁液过热到1450℃左右时，材料的性能较佳，铸态硬度H-RC值为49.3，冲击韧性αK值为7.16 J/cm2。过高或过低都会导致材料的硬度和冲击值下降；(3)过热温度一定的铁液，浇注温度越低，材料的韧性越高，硬度无大的变化。但最低温度浇注必须保证能获得轮廓清晰的铸件。以免产生折皱等铸造缺陷，从而影响材料的性能。故浇注温度最好控制在1350℃～1400℃范围；(4)适当的深冷处理确实能提高高铬铸铁的硬度、冲击疲劳抗力。其中，淬火后深冷，再回火的工艺方案在三组对比试验中优于其他两者，深冷处理的效果最佳。而先深冷后常规热处理则表现出各方面性能均较差，甚至会低于常规处理工艺；(5)未经变质处理的试样，其硬度为HRC56，冲击韧性为7.0J/cm2，相对耐磨性为3.91。经过变质处理的试样，其HRC的值为58.5～61.5；比未变质的试样提高了4％～10％；冲击韧性的αK值为8.0～10.5 J/cm2，比未变质的提高了14％以上；相对耐磨性提高25％以上。通过正交实验法，优化了复合变质剂的加入量，结果表明，当RE、V、Ti、B加入量为0.3％RE-0.1％V-0.2％Ti-0.1％B时，试样的硬度、冲击韧性最佳。硬度HRC值可达61.5，冲击韧性的αK值可达10.5J/cm2；(6)通过对淬火温度、回火温度、回火时间进行正交试验，结果表明，在960℃×4h空淬+280℃×2h回火时，试样的硬度和韧性相对较佳。其HRC值为61，αK值为9.8J/cm2；(7)通过试验可知，在无冲击的情况下，残余奥氏体残留量过高对试样的耐磨性有不利的影响。残余奥氏体量越高，相对耐磨性越低。

目录

文摘

英文文摘

声明

1绪论

1.1引言

1.2锤头的工况条件及冲击韧性和磨损失效分析

1.2.1锤式破碎机的工作原理

1.2.2锤头的工况条件及冲击韧性分析

1.2.3锤头磨损失效的分析

1.3国内外用于锤头的耐磨材料的研发状况

1.3.1高锰钢类锤头的研发状况

1.3.2高铬铸铁锤头的研发状况

1.3.3复合锤头的开发情况

1.3.4其它材质锤头的研究状况

1.3.5存在的主要问题

1.3.6锤头发展方向

1.4高铬铸铁强韧化的途径及机理初探

1.4.1采用合金化方法改善碳化物的形态

1.4.2通过变质处理细化晶粒与控制碳化物的生长

1.4.3通过热处理韧化基体组织

1.4.4逆转

1.4.5精炼铁液

1.4.6采用热塑性变形工艺

1.5残余奥氏体在磨损中的作用分析

1.6本文研究的目的、意义、技术路线

1.6.1本文研究的目的、意义

1.6.2技术路线

1.7本文研究的主要内容

2材料制备及试验方法

2.1化学成分的选择

2.1.1碳和铬

2.1.2硅

2.1.3锰

2.1.4铜

2.1.5钼

2.1.6硫、磷

2.2试样的制备及试验方法

2.2.1试样的制备

2.2.2试验方法

2.3试验材料

2.4高铬铸铁的组织和结构分析

3熔炼工艺对高铬铸铁硬度和冲击韧性的影响

3.1合理的配料和加料顺序

3.2脱氧处理

3.3理想的熔炼温度推导

3.4熔炼速度对高铬铸铁硬度和冲击韧性的影响

3.5过热温度对性能的影响

3.6浇注温度对性能的影响

3.7本章小结

4深冷处理对高铬铸铁性能的影响

4.1高铬铸铁的深冷处理及其工艺次序的影响

4.1.1试验结果

4.2深冷处理对高铬铸铁性能的影响机制分析

4.2.1深冷处理对淬火马氏体的作用机制

4.2.2深冷处理对残余奥氏体的作用机制

4.3本章小结

5变质处理对高铬铸铁硬度和冲击韧性的影响

5.1实验条件

5.1.1原铁液成分

5.1.2变质处理工艺

5.1.3热处理工艺

5.2正交试验

5.2.1变质处理前后试样的SEM形貌图

5.2.2变质处理前后试样的能谱分析

5.3变质处理后试样耐磨性的测试

5.4试验结果分析

5.4.1变质处理对组织和性能的影响

5.4.2变质处理对试样耐磨性的影响

5.4.3变质处理和未变质处理的X射线衍射试验及分析

5.5本章小结

6热处理工艺对高铬铸铁强韧性的影响

6.1淬火与回火工艺对试样硬度和韧性的影响

6.1.1淬火工艺对试样硬度和韧性的影响

6.1.2回火工艺对试样硬度和韧性的影响

6.2正交试验

6.2.1因素水平

6.2.2正交表

6.3残余奥氏体对试样耐磨性的影响

6.4实验结果分析

6.4.1淬火工艺对试样硬度和韧性的影响

6.4.2回火工艺对试样硬度和韧性的影响

6.5本章小结

7本文结论

致 谢

参考文献

附 录