变质处理方式对Cr15高铬铸铁组织和性能影响的研究

摘要

高铬铸铁是一种优良的抗磨材料，其存在的主要问题就是韧性储备不足。对此，本文采用RE-V-Ti-B和K/Na组成的复合变质剂，以三种不同的方式对Cr15高铬铸铁熔液进行了变质处理，即：变质剂炉内加入、出钢槽中加入和钢水包中加入，以期发现能够提高高铬铸铁韧性的最有效地变质处理方式。采用光学显微镜、扫描电镜观察和分析了高铬铸铁的组织特征；运用XRD分析了高铬铸铁的物相组成；检测了不同变质处理后高铬铸铁的冲击韧性和硬度。并且，系统地研究了奥氏体化淬火温度和回火温度的变化对高铬铸铁显微组织、硬度和冲击韧性的影响。在此基础上，探究了变质处理方式以及热处理对Cr15高铬铸铁组织和性能产生影响的机理，获得的研究结果如下：
　　经过变质处理后，Cr15高铬铸铁的初生奥氏体晶粒发生细化，共晶碳化物倾向于由连续的网状向断网状和独立分布的条块转变。其中，钢包内变质效果最为明显，炉内次之，出钢槽变质效果最差。冲击韧性的变化与组织变化相对应。其中，钢包内变质处理冲击韧性达到8.2J/cm2，炉内变质处理达到7.8J/cm2，出钢槽变质处理达到5.2J/cm2，而未变质处理为4.8J/cm2；变质处理在使冲击韧性改善的同时也使硬度值略有增加。
　　高铬铸铁经1050℃奥氏体化空冷淬火后，其组织由马氏体+残余奥氏体+未溶碳化物+共晶碳化物组成。其中，基体组织的形貌与铸态相比未发生明显的改变，但是，共晶碳化物网却发生了显著地变化。高温奥氏体化使共晶碳化物网的连续性明显减弱，共晶碳化物的团球化趋势明显增强。其中，变质处理的共晶碳化物的变化比未变质处理的更加明显。当回火温度低于300℃时，回火处理对于高铬铸铁的显微组织没有明显的影响。回火温度高于400℃以后，马氏体基体上开始析出细小和弥散分布的碳化物颗粒，马氏体转变为回火马氏体。随着回火温度的继续升高达到500℃时碳化物的析出达到峰值。在此之后，继续升高回火温度使析出的碳化物颗粒开始长大，碳化物数量减少，并且，未溶碳化物颗粒也在长大，到达700℃最高回火温度时基体上分布对的碳化物颗粒的尺寸达到最大。
　　高铬铸铁经1050℃奥氏体化空冷淬火后，钢包变质处理的硬度最高，其次是炉内变质，再其次是出钢槽变质，未变质处理最低。随着回火温度的升高，高铬铸铁试样的硬度总体上呈下降趋势。当回火温度高于550℃时，硬度大幅度地开始下降。
　　高铬铸铁经1050℃奥氏体化空冷淬火后，钢包变质处理的冲击韧性最佳，其次是炉内变质，再其次是出钢槽变质，未变质处理最差。随着回火温度的升高，冲击韧性总体上呈现上升的趋势。其中，1050℃/50min空淬+400℃/50min回火钢包变质处理获得的最佳综合力学性能为：硬度64.9HRC，αk10.1J/cm2。
　　采用RE-V-Ti-B和K/Na复合变质剂以钢包变质处理方式应用于生产高铬铸铁磨球。变质处理磨球在φ1.83m磨机上进行了现场实验，并取得了成功。

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第一章 文献综述

1.1 高铬铸铁概述

1.2 高铬铸铁的研究及发展现状

1.3 变质处理高铬铸铁国内外的研究现状

第二章 论文的目的及意义

2.1 论文研究的目的及意义

2.2 论文研究的内容

第三章 实验材料及实验方法

3.1实验材料

3.2实验方法

3.3组织观察、分析及性能检测

3.4本章小结

第四章 变质处理方式对高铬铸铁铸态组织和性能的影响

4.1 变质处理方式对高铬铸铁铸态组织的影响

4.2 变质处理方式对高铬铸铁性能的影响

4.3.分析讨论

4.4 本章小结

第五章 热处理工艺对变质处理高铬铸铁组织和性能的影响

5.1 热处理对变质处理高铬铸铁组织的影响

5.2 热处理对变质处理高铬铸铁性能的影响

5.3分析讨论

5.4本章小结

第六章 复合变质处理高铬铸铁在生产实际中的应用

6.1 复合变质处理高铬铸铁磨球的铸造工艺

6.2 复合变质处理高铬铸铁磨球的热处理

6.3 复合变质处理高铬铸铁磨球的工业应用及效果

6.4本章小结

第七章 结论

参考文献

致谢

在学期间发表的学术论文