常压铸造条件下灰铸铁表面合金化的研究

摘要

铸渗工艺因其成本低、生产周期短被常用于铸件表面或局部强化，以改善铸件表面耐磨、耐高温、耐腐蚀等性能。但目前用得较多的是负压铸渗工艺，该工艺由于负压的作用，其排气效果好、不易产生气孔缺陷，也可以不用粘结剂使预制合金层产生强度、不存在粘结剂分解所造成的气孔、渣孔等缺陷。但其需要专用设备且工艺过程复杂、适用的铸件有限，大部分铸件仍是采用常压铸造工艺生产出来的，因此，解决常压铸造条件下的关键技术问题意义重大。常压铸渗工艺必须使用粘结剂才能使铸渗前的预制合金层产生强度，粘结剂的加入会导致气孔、渣孔形成，因此，如何优化粘结剂，在保证强度的前提下，降低气孔、渣孔的形成，是我们首先要解决的问题。在此基础上，探索了合金粉末粒度、涂覆层厚度对铸渗效果的影响规律，在常压铸造条件下获得了质量较好的表面铸渗层，并分析铸渗层的组织结构与成分，最后测试了铸渗层的耐磨性。
　　本文首先探讨了四种典型粘结剂（水玻璃、磷酸二氢铝、聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛）粘结强度、发气量对灰铸铁表面合金化质量的影响规律。其中水玻璃是四种粘结剂中最适合常压铸渗工艺的粘结剂，添加量为7 wt.％时，粘结强度适宜且发气量小，铸渗层质量良好，渗层厚度为5 mm且组织致密、缺陷少。研究了合金粉末粒度、涂覆层厚度对铸渗层厚度的影响，合金粉末粒度100目，涂覆层厚度4 mm为最优参数。利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射分析仪、能谱仪、硬度计等分析测试方法，对铸渗层显微组织结构、成分及硬度进行分析表征，可知铸渗层存在三个明显不同的区域。不同区域的显微组织结构与成分因合金粉末与金属液之间相互的扩散作用而存在明显差异。同时，研究了厚度不同对铸渗层组织结构以及三体磨料磨损性能的影响规律。渗层厚度大，其硬度高，耐磨性好，渗层厚度为5 mm时，表面平均硬度为840 HV，耐磨性为基体的2倍。

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1 绪论

1.1 铸渗表面合金化的意义

1.2 铸渗表面合金化技术概述

1.3 国内外研究现状及进展

1.4 课题研究的目的及意义

1.5 课题研究的主要内容

2 实验方案及过程

2.1 实验方案的制定

2.2 实验设备

2.3 铸渗工艺参数的选择

2.4 实验过程

2.5 铸渗层显微组织分析及性能测试

3 粘结剂对灰铸铁表面合金化的影响

3.1 粘结剂的选择

3.2 粘结剂粘结性能检测

3.3 粘结剂对铸渗层宏观表面质量的影响

3.4 粘结剂对铸渗层厚度的影响

3.5 本章小结

4 灰铸铁表面铸渗层组织与性能分析

4.1 合金粉末粒度对灰铸铁表面铸渗层厚度的影响

4.2 涂覆层厚度对灰铸铁表面铸渗层厚度的影响

4.3 铸渗层厚度对显微组织的影响

4.4 铸渗层不同区域的显微组织分析

4.5 铸渗层的硬度分析

4.6 铸渗层的形成机理分析

4.7 本章小结

5 铸渗层的磨料磨损性能研究

5.1 磨料磨损失效机理

5.2 铸渗层磨料磨损结果分析

5.3 铸渗层磨料磨损形貌分析

5.4 本章小结

结论

致谢

参考文献

攻读学位期间发表的与学位论文内容相关的学术论文及研究成果