珠光体可锻铸铁热处理工艺的研究

摘要

本课题受云南某玛钢厂的委托，对珠光体可锻铸铁热处理工艺进行研究。研究的目的是使该厂试制的某型号汽车轴的珠光体可锻铸件的机械性能满足美国汽车用可锻铸铁件标准A602中M7002牌号的要求。即，抗拉强度≥621Mpa、延伸率≥2％、硬度=HB229～269，且最终热处理为液淬+回火。本文从以下三个方面进行了试验。 1、锰珠光体可锻铸铁的热处理工艺试验。按铁素体可锻铸铁常规化学成分熔炼铁水，适当提高锰含量，采用退火+油淬+高温回火的热处理方法使铸件得到珠光体+团絮状石墨(或絮状石墨)组织，机械性能满足M7002牌号的要求。 2、有关淬火介质的试验。采用冷却曲线法，并按JB/T7951-2004标准的要求，借助虚拟仪器对纯净水、N32机械油、饱和氯化钙水溶液、三硝水溶液、聚乙烯醇水溶液和硅酸盐水溶液的冷却性能进行测试。通过对冷却特性曲线的判读和评价，为珠光体可锻铸铁淬火介质的多样化选择提供理论依据。 3、普通铁索体可锻铸铁制取珠光体可锻铸铁的热处理工艺试验。采用冷速较快的淬火介质对铁素体可锻铸铁进行淬火，即使不加入合金，经高温回火后，铸件同样能够获得珠光体组织和良好的综合机械性能。本论文以化学成分、热处理工艺、组织与机械性能相互之间的关系为主线，主要讨论了淬火温度、回火温度及回火保温时间、锰含量、淬火介质冷却速度对珠光体可锻铸铁组织与机械性能的影响，从而确定了珠光体可锻铸铁第二阶段热处理的最佳淬火、回火工艺；得到了锰可以显著提高可锻铸铁硬度，饱和氯化钙水溶液和50％～65％的硅酸盐水溶液均适用于珠光体可锻铸铁淬火介质的结论；求出了硅酸盐水溶液的“浓度-最大冷速”、“浓度-300℃时的冷却速度”及N32机械油、饱和氯化钙水溶液、50％硅酸盐水溶液的硬度-抗拉强度、硬度-延伸率的回归方程。通过验证，所求回归方程线性相关程度密切，回归显著。 该厂按照试验确定的最佳热处理工艺进行了汽车轴的生产试制，取得满意结果，组织和机械性能均达到了标准要求。目前，该厂已将样品寄至美国。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1可锻铸铁发展简史

1.2珠光体可锻铸铁的国内外生产和研究

1.2.1国外生产和研究

1.2.2国内生产和研究

1.3选题背景及意义

1.3.1选题背景

1.3.2选题意义

1.4本文研究目标及研究方案

1.4.1研究目标

1.4.2研究方案

第二章可锻铸铁热处理相关理论分析

2.1共析转变的温度范围

2.2奥氏体含碳量的可控性

2.3加热时的组织转变

2.4冷却时的组织转变

2.4.1奥氏体等温转变

2.4.2奥氏体连续冷却转变

2.5淬硬性与淬透性

2.6可锻铸铁化学成分的选择

2.6.1化学成分的选择原则

2.6.2元素的作用

2.7可锻铸铁的石墨化退火

2.7.1化学成分的影响

2.7.2退火温度的影响

2.7.3预先热处理的影响

2.7.4孕育处理的影响

2.7.5其它因素的影响

2.8珠光体可锻铸铁退火工艺的选择

2.9淬火、回火稳定性

2.9.1淬火时的马氏体转变

2.9.2回火组织与性能的转变

第三章锰珠光体可锻铸铁的热处理工艺试验

3.1试验目的

3.2试验方法

3.2.1试验设备及材料

3.2.2试验步骤及内容

3.3结果分析与讨论

3.3.1退火石墨与基体

3.3.2正火组织与机械性能

3.3.3淬火温度对淬火组织和硬度的影响

3.3.4不同淬火、回火温度及保温时间对硬度的影响

3.3.5淬火温度对回火组织和机械性能的影响

3.3.6正火、回火组织及机械性能对比

3.4试验结果应用情况

3.5小结

第四章有关淬火介质的试验

4.1试验目的

4.2试验原理

4.2.1淬火介质类型与冷却机理

4.2.2淬火介质冷却性能的测定方法

4.3常用淬火介质的冷却特性及选用

4.3.1水

4.3.2无机水溶液

4.3.3淬火油

4.3.4高分子聚合物水溶液

4.3.5分级淬火和等温淬火盐浴

4.4淬火介质冷却性能测试系统

4.5 IS09950关于冷却曲线的判读与评价

4.5.1 ISO9950对探头的规定

4.5.2 ISO9950的判读和评价

4.6试验方法

4.6.1试验采用的测试方法、标准及系统

4.6.2试验淬火介质的选择

4.6.3试验设备及材料

4.6.4试验步骤及内容

4.7结果分析与讨论

4.7.1冷却曲线

4.7.2冷却时间

4.7.3冷却速度

4.7.4硅酸盐浓度对冷却性能的影响

4.7.5不同介质对冷却性能的影响

4.8小结

第五章普通铁素体可锻铸铁制取珠光体可锻铸铁的热处理工艺试验

5.1试验目的

5.2试验方法

5.2.1试验设备及材料

5.2.2试验步骤及内容

5.3结果分析与讨论

5.3.1退火保温时间的确定

5.3.2正火组织与机械性能

5.3.3在不同淬火介质中的淬火试验结果

5.3.4锰对珠光体可锻铸铁组织及硬度的影响

5.3.5回火温度、回火保温时间与组织、机械性能的关系

5.3.6可锻铸铁淬火介质使用性与经济性的比较

5.3.7回火与正火组织及机械性能的对比

5.4小结

第六章结论

致谢

参考文献

附录A论文发表情况

附录B曲线拟合程序