灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄造工藝優(yōu)化及其組織結(jié)構(gòu)與性能.pdf

1、灰鑄鐵是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體常用材料。本文通過開展鑄鐵熔煉配料設(shè)計(jì)、鑄件組織結(jié)構(gòu)及力學(xué)性能、鑄件生產(chǎn)主要類型缺陷的產(chǎn)生原因及其消除措施等研究，優(yōu)化灰鑄鐵發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件的生產(chǎn)工藝，改善結(jié)構(gòu)，提高性能及產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品率，為開發(fā)薄壁、高強(qiáng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體關(guān)鍵零部件制造技術(shù)奠定基礎(chǔ)。
　　采用顯微結(jié)構(gòu)分析與熱力學(xué)計(jì)算相結(jié)合，研究某汽車發(fā)動(dòng)機(jī)缸體鑄件(牌號(hào)HT250)中TiN顆粒形態(tài)、尺寸及分布特征，探討TiN顆粒形成與長大機(jī)理。因回爐料中TiN的

2、遺傳性而形成的TiN顆粒尺寸最大，超過20μm;從鐵液中結(jié)晶的TiN顆粒尺寸為4-8μm;從過冷奧氏體中析出的TiN顆粒尺寸最小，約為1-2μm。隨著Ti含量增大，TiN顆粒數(shù)量增多，尺寸增大，雖對灰鑄鐵硬度影響相對較小，但明顯降低灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度和切削加工性能。TiN結(jié)晶取決于鐵液中[％Ti]·[％N]溶度積，當(dāng)[Ti]在0.045％附近([％Ti]·[％N]=2.47×10-4)時(shí)，鐵液過冷到1368℃即開始結(jié)晶TiN。由于TiN與

3、MnS晶體結(jié)構(gòu)相同，點(diǎn)陣常數(shù)相近，過冷熔體中TiN多以MnS為基底非自發(fā)成核長大，截面形狀多為規(guī)則的四邊形。
　　研究不同廢鋼添加量對灰鑄鐵顯微組織結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能及斷裂過程的影響。隨著廢鋼添加量的增加，灰鑄鐵的硬度、強(qiáng)度增大，添加100％廢鋼的灰鑄鐵件力學(xué)性能最高，同時(shí)還具有較好鑄造性能和加工性能。這是因?yàn)樵摶诣T鐵件中的石墨片細(xì)小、彎曲，珠光體細(xì)化，為索氏體組織，MnS、TiN等非金屬夾雜物數(shù)量少，尺寸小，組織結(jié)構(gòu)顯著改善。石墨細(xì)

4、化、彎曲導(dǎo)致灰鑄鐵中石墨尖端裂紋擴(kuò)展阻力增大;珠光體含量高、層片距細(xì)化改變了裂紋擴(kuò)展的類型，增大裂紋擴(kuò)展阻力。
　　研究合作單位灰鑄鐵生產(chǎn)中常見缺陷的形成原因。白口傾向主要因鐵水長時(shí)間高溫靜置而產(chǎn)生，導(dǎo)致灰鑄鐵硬度明顯增大，加工性能惡化。氣孔缺陷主要由砂型中的水分及澆注時(shí)卷入氣體而形成的，形狀較為規(guī)整，內(nèi)壁常有氧化皮和少量的夾雜物，該缺陷常出現(xiàn)在鑄件關(guān)鍵部位，使得鑄件廢品率上升。渣眼（砂眼）缺陷是由鐵液中未除盡的浮渣和砂芯毛刺等形