熱處理對奧氏體球鐵組織和性能的影響及增壓器殼體的研制.pdf

1、渦輪增壓器可提高發(fā)動機功率，減少汽車尾氣排放，在節(jié)能減排方面發(fā)揮巨大的作用。渦輪增壓器殼體在汽車停車和啟動過程中，不斷地經歷降溫、升溫的交替變換過程，工況條非常惡劣，因此對材料的性能有較高要求。高鎳奧氏體球墨鑄鐵由于其良好的高溫性能，成為目前渦輪增壓器殼體生產廣泛使用的材料。
　　本論文通過正交試驗研究了高鎳奧氏體球鐵的熱處理工藝，利用金相組織觀察、掃描電鏡及能譜分析、X射線衍射分析等手段，研究了熱處理對高鎳奧氏體球鐵組織、力學性

2、能、熱疲勞、高溫抗氧化及耐腐蝕性能的影響，并開發(fā)了高鎳奧氏體球鐵渦輪增壓器殼體的生產工藝。
　　研究結論如下：
　　正交試驗制定的熱處理工藝為：1040℃保溫3h后，出爐空冷。各工藝參數對碳化物體積分數的影響大小程度依次為冷卻方式、加熱溫度、保溫時間。
　　高鎳奧氏體球鐵組織為奧氏體＋球狀石墨＋碳化物。鑄態(tài)組織中碳化物數量較大，形貌為不規(guī)則骨架狀，大小不均均；熱處理后碳化物形貌為孤島狀，形狀規(guī)則，分布均勻，數量明顯減少

3、。高鎳奧氏體球鐵經熱處理，抗拉強度由488MPa下降為442MPa，硬度由158.8HBW下降為144.2HBW，伸長率由20.6％上升為25.2%。
　　熱處理后組織中碳化物呈孤島狀分布于晶間，可強化晶界，有效阻礙高溫時位錯的移動，阻止了裂紋的產生和擴展，改善了高鎳奧氏體球鐵的熱疲勞性能。以850℃、900℃、950℃為循環(huán)上限溫度進行200次熱疲勞循環(huán)，鑄態(tài)試樣裂紋長度分別為4.51mm、6.02mm、7.11mm；熱處理態(tài)試

4、樣的裂紋長度分別為4.05mm、5.56mm、6.43mm。
　　熱處理對高鎳奧氏體球鐵的高溫抗氧化性能沒有影響，經900℃高溫氧化150h后，鑄態(tài)和熱處理態(tài)試樣的表面均形成由Fe2O3、Cr2O3、NiCr2O4、FeCr2O4等構成的致密氧化膜，能夠有效阻止內部組織繼續(xù)氧化，具有良好的抗氧化性能，鑄態(tài)試樣和熱處理態(tài)試樣的單位面積氧化增重無明顯差別，氧化等級均達到抗氧化級別。
　　經熱處理后，高鎳奧氏體球鐵的腐蝕電位由-0

5、.389V上升為-0.382V；腐蝕電流密度由1.561×10﹣6A/cm2下降為8.238×10﹣7A/cm2，耐腐蝕性能顯著提高。
　　渦輪增壓器殼體的生產工藝為：采用鐵型覆砂造型工藝，設計活塊冷鐵對孤立熱節(jié)進行激冷；采用蓋包法球化工藝，包底＋隨流復合孕育工藝；采用大流量、高溫快澆工藝，首箱澆注溫度≤1560℃，末箱澆注溫度≥1470℃；熱處理工藝為1040℃保溫3h后出爐空冷。
　　本論文研制的渦輪增壓器殼體基體組織為