高鉻耐磨鑄鐵成分及工藝優(yōu)化研究.pdf

1、當前耐磨材料在機械、建材、水泥、交通等許多行業(yè)被廣泛應用，因耐磨材料性能不足所引起的摩擦磨損造成的經濟損失相當巨大，本文的目的在于改善和提升耐磨材料的力學及耐磨性能，以期節(jié)約生產成本的同時能夠減少因磨損所帶來的經濟損失。本文主要涉及了高鉻耐磨鑄球的化學成分及變質處理研究、鑄造工藝仿真模擬研究及后期的熱處理研究。
　　在原有化學成分下，分別添加了百分比含量為0％、0.3％、0.6％和1.0％的釔基重稀土變質劑進行變質處理，研究結果表

2、明釔基重稀土變質劑對材料的力學性能有較為明顯的影響，變質劑含量為0.6％時，鑄態(tài)磨球具有較為優(yōu)異的綜合力學性能。鑄態(tài)試樣平均硬度達到54.3HRC，沖擊韌性值達到4.8 J/cm2，比未經變質的試樣分別高出約6.26％和26.32％。變質處理對熱處理態(tài)試樣的宏觀硬度及組織的微觀硬度基本沒有影響，但是對其沖擊韌性值有明顯的促進作用，在950℃淬火+350℃回火的工藝下，含0.6％的釔基重稀土變質劑的試樣沖擊韌性值比相同熱處理工藝下未經變質

3、處理的試樣高約18.0％，硬度達到63.3HRC，沖擊韌性值達到5.9 J/cm2。
　　其他元素成分不變時，隨著碳元素含量的增加，鑄態(tài)和熱處理態(tài)材料的硬度逐漸增大，沖擊韌性值逐漸減小。鑄態(tài)下含1.3％銅和0.9％鉬的試樣平均硬度值要比不含這些元素的試樣小7.8％左右，但沖擊韌性值增大約21.1％。小塊試樣中鉬和銅元素強化材料的作用難以得到體現，對于體積較大的耐磨磨球而言，銅和鉬元素能顯著增強磨球的淬透性。
　　對高鉻耐磨鑄

4、球進行了鑄造工藝仿真模擬，分別使用了砂型、金屬型和鐵模覆砂鑄造工藝。模擬結果表明采用鐵模覆砂鑄造工藝，且控制不同部位覆膜砂的厚度，綜合仿真模擬結果最優(yōu)，該工藝下能控制磨球不同部位的凝固時間，實現順序凝固，縮孔縮松分布體積大幅減小，形成的缺陷為縮孔和縮松的復合類型。二次支晶臂間距約為0.045～0.07mm，磨球700℃時的最大等效應力大小為292.368MPa，這一應力與磨球在此溫度下的固有強度相當，發(fā)生冷裂和熱裂的可能性都較低。鐵模覆

5、砂工藝在1440℃的澆注溫度及300℃的金屬型保溫溫度下，磨球的縮孔縮松出現的機率較小，磨球晶粒尺寸較佳。
　　熱處理研究表明在相同的淬火溫度下，回火溫度越高，耐磨材料的宏觀硬度、微觀基體組織及共晶組織顯微硬度均出現下降，但材料的沖擊韌性則增加明顯。材料只淬火無回火處理時，同鑄態(tài)性能相比硬度增加明顯，但沖擊韌性值增加較少。EDS分析表明該種成分下的共晶碳化物類型為M3C和M7C3的混合型碳化物，脫穩(wěn)處理時所析出的二次碳化物為M7C