高性能鑄鐵合金凝固過程研究.pdf

1、隨著柴油機(jī)性能的不斷提升，柴油機(jī)燃燒室關(guān)鍵部件如缸體和缸蓋所承受的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷越來越高，對(duì)缸體和缸蓋材料的強(qiáng)韌性和導(dǎo)熱性配合提出更高的要求，這也是新型缸蓋材料研究的重要方向。鑄鐵材料的強(qiáng)韌性和導(dǎo)熱性與石墨、基體及其界面等微觀組織特征密不可分。因此，要想綜合提高鑄鐵材料的強(qiáng)韌性和導(dǎo)熱性，就必須要深入探討鑄鐵材料的微觀組織形成過程及其演化機(jī)理。國內(nèi)外在這方面已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究，但由于試驗(yàn)條件限制，基本上都屬于定性結(jié)論。
　　本文

2、以國內(nèi)外高功率柴油機(jī)缸蓋用鑄鐵材料（HT300、RuT300、QT600）為研究對(duì)象，用液淬的方法制備不同凝固階段的試樣，用熱分析法分析鑄鐵凝固過程，用金相顯微鏡、掃描電子顯微鏡、能譜檢測分析試樣的顯微組織、相組成，推導(dǎo)合金的顯微組織演變機(jī)理。用DT2000及金相組織分析軟件分析了三種合金凝固時(shí)石墨的形核和長大動(dòng)力學(xué)。使用X射線三維成像技術(shù)對(duì)灰鑄鐵石墨的生長過程進(jìn)行了研究。
　　通過對(duì)三種鑄鐵合金熱分析曲線的研究發(fā)現(xiàn)，三種鑄鐵的冷

3、卻曲線相似，均主要分為三個(gè)階段。1）溫度快速降低區(qū)，5～60 s，冷卻速度約為3.7℃/s。2）溫度平穩(wěn)區(qū)，60～220s，溫度基本維持恒定。3）溫度快速降低區(qū)，220 s以后，冷卻速度約為3.6℃/s。蠕墨鑄鐵共晶反應(yīng)時(shí)間最短，反應(yīng)最劇烈，溫度回升約18℃，冷卻速度最大值為+0.8℃/s。球墨鑄鐵共晶時(shí)間次之，溫度回升約4℃?；诣T鐵時(shí)間最長，且共晶階段溫度基本不變。
　　通過對(duì)三種鑄鐵合金凝固過程的研究發(fā)現(xiàn)，鑄鐵石墨的最終形貌與

4、初始形核方式并無關(guān)系，且三種鑄鐵合金初始形核方式相同，均為球狀形核析出?；诣T鐵與蠕墨鑄鐵石墨形貌開始發(fā)生轉(zhuǎn)變均是在初晶階段后期，共晶階段前夕?；诣T鐵片狀石墨生長時(shí)始終與液相接觸，石墨生長依靠直接從鐵液中吸收碳;球墨鑄鐵石墨則會(huì)被液相完全包裹，石墨的生長依靠鐵液中擴(kuò)散進(jìn)入奧氏體中的碳;蠕墨鑄鐵石墨的生長介于灰鑄鐵與球墨鑄鐵之間。
　　通過對(duì)蠕墨鑄鐵形核核心進(jìn)行研究時(shí)發(fā)現(xiàn)，蠕墨鑄鐵的形核核心形貌可能為球狀、片狀、球狀和片狀組合在一起的

5、不規(guī)則形狀以及類似于圓柱形的形狀;石墨異質(zhì)核心可以為單核心，也可以為雙核心;石墨核心的主要元素有C、Al、S、Ca、Ti、Ce、La、O，石墨球核心物質(zhì)為:CeO2、SiC、CeS2、CaS、TiC、La2S3、Al2O3;石墨核心尺寸約為1.7～3.4μm。
　　在對(duì)三種鑄鐵合金石墨形核及長大動(dòng)力研究時(shí)發(fā)現(xiàn):三種鑄鐵合金的形核率均是先增大，后減小?；诣F石墨的形核率在1148℃時(shí)達(dá)到最大，最大值為40/mm2·s;共晶階段是灰鑄鐵