风电底座球铁铸件力学性能与金相组织的研究

对比分析了QT400-18AL风电球墨铸铁件底座的本体以及附铸试块的力学性能、金相组织,结果表明：珠光体以及夹杂物的存在对铸件本体力学性能有不利影响,使本体性能与附铸试块相比存在很大的差异,需要对生产过程作严格的质量控制;珠光体体积分数越高,低温冲击值及其伸长率越低;石墨球直径越小,石墨分布越均匀,低温冲击值、伸长率以及抗拉强度越高;石墨球数增加,低温冲击值以及伸长率呈增加的趋势.     

化学成分对大型厚壁铸态铁素体球铁性能的影响

在实际生产条件下,对近百组25mm 50mm Y型试块和70mm附铸试块以及铸件本体的理化检验结果进行统计与分析,查明了C、Si、RE Mg四元素含量对三种试样的抗拉强度,屈服强度和延伸率的影响规律;在铸件本体解剖检验的基础上,建立了单铸试块,附铸试块与铸件本体性能间的对应关系.     

镍含量对球墨铸铁组织性能的影响

为了改善球墨铸铁的低温冲击性能,研究了不同镍含量对铸态球墨铸铁组织性能的影响和镍含量为0.6%退火态球墨铸铁的组织和低温冲击性能。结果表明:不同镍含量下球墨铸铁铸态显微组织均为铁素体+石墨球+少量珠光体组成,随着镍含量在0.0%~0.6%之间的增加,铁素体晶粒逐渐细小,石墨球亦逐渐细小圆整,且数量增多,镍含量为0.8%时,石墨球化率和均匀性下降。随着镍含量的增加,珠光体的含量增加,球墨铸铁的硬度和抗拉强度逐渐提高,屈服强度先升高后下降,而伸长率却总体呈下降趋势。镍含量为0.6%的球墨铸铁经760℃加热,零保温,随即以5℃/min冷却速度降温到620℃后出炉空冷后,得到了铁素体+石墨球组织,冲击试样在-60℃下仍然属于韧性断裂,冲击功仍高达13.2 J,能够满足工程机械零部件在较低温下工作冲击韧性的需求。     

灰铁铸件附铸试块的位置对性能的影响

灰铁铸件附铸试块的性能,不仅与化学成分、孕育处理方式和浇注温度有关,而且与附铸试块在铸件的位置有关。造成同一铸件不同部位性能差异的原因,主要是铸件各个部位壁厚不同,所以冷却条件不同,进而造成试块在各个位置的过冷度不同,导致各个部位珠光体含量的差异。在保证不产生渗碳体的前提下,铸件薄壁处试块的性能要明显高于厚壁处试块的性能。     

Ni、Si、Sb及浇注温度对厚大断面低温铁素体球墨铸铁性能的影响

采用铸态工艺制备厚大断面低温铁素体球墨铸铁试块,对比了浇注温度及微量Sb对厚大断面球墨铸铁心部碎块状石墨的抑制作用,分析了Ni、Si及试块壁厚对其抗拉强度和-40℃低温冲击韧度的影响。结果表明,提高浇注温度与添加0.005%Sb均对碎块状石墨有抑制作用,但后者作用更强;添加0.6%Ni及适当提高Si元素含量可有效提高试块强度,但其-40℃低温冲击韧度稍有下降。随着试块壁厚增加,其抗拉强度、-40℃低温冲击韧度及球化等级降低,石墨球直径增大。     

镍对中碳低合金钢显微组织和硬韧性的影响

采用金相显微镜、X射线衍射仪、硬度计、冲击试验机和扫描电镜,研究了铸态和经1050℃正火、920℃水淬和250℃回火热处理的含镍中碳低合金耐磨铸钢显微组织和硬韧性。结果表明,中碳低合金铸钢的铸态组织为片状珠光体,热处理后主要组织为混合马氏体。镍含量由0.08%增加到1.29%,铸态硬度逐渐上升,镍含量大于1.29%时,硬度稍降;冲击韧度随镍含量的增加而逐渐升高。热处理后的低合金钢硬度随镍含量的增加亦表现出先上升后下降的趋势,镍含量为0.08%~1.29%时,冲击韧度略有提高,当镍含量大于1.29%时,韧性迅速提高。镍含量为1.29%时,热处理低合金钢V型缺口韧度为11.9 J,硬度为50.47 HRC,硬韧性匹配较好。     

硅对铸态铁素体球铁低温冲击韧性的影响

研究了硅对铸态铁素体球铁低温冲击韧性的影响。试验表明,当铸态铁素体球铁硅含量增加时,脆性转变温度也相应提高;若把-40℃作为汽车在寒冷地区行驶时的低温极限,把生产技术条件所要求的冲击值60J/cm~2作为脆性转变判别值,则铸态铁素体球铁件的终硅含量上限值可取为3.0％.     

磷对铸态韧性稀土镁球墨铸铁低温性能的影响

新疆地区主要铸造用生铁化学成份中含有0.08～0.12％的磷,我们对含磷0.08～0.12％的铸态韧性稀土镁球铁的低温冲击韧性进行了一些试验。为的是了解这一含磷量范围的铸态韧性球铁能否用于生产在低温条件下工作的汽车零件。一、试验条件、方法和结果 1.条件:铁水用150公斤中频电炉熔炼,炉料名称和化学成份见表1。 2.方法:孕育剂用75硅铁。在N和O炉中安排了二次孕育量分别为0.15％和0.4％的对比组(炉号为N1、N2和O1、O2)。铁水经过球化和孕育处理后浇注楔形试块以作铸态常温机械性能和低温冲击韧性试验。     

耐-40℃低温冲击材料的研发

试验了不同Ni质量分数、不同温度热处理工艺的球墨铸铁件的低温冲击性能,得到Ni质量分数为0.5%~0.6%、700℃热处理工艺能够达到超规范要求的耐-40℃低温冲击材料要求;同时经过调整炉料配比试验了无Ni球墨铸铁的低温性能,获得铸态无镍达到顾客要求且合格率达到80%以上的球墨铸铁材料,为后续的无镍CRH3定子架铸件生产打下了基础。     

Si与C对铸态无Ni低温球墨铸铁低温冲击韧性的影响

研究了在CE为4.2％4.7％,Si为1.65％～2.3％的范围内,Si与C比值对铸态无Ni低温球墨铸铁的低温冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察了试样冲击断口的微观形貌.结果表明,Si与C比值在0.42～0.60的范围内铸态低温冲击性能较好,最佳Si与C比值为0.49～0.50,达到-20℃低温冲击功≥16J,-40℃低温冲击功≥14 J;当Si与C在0.42～0.49和0.50～0.65范围内,微观断口为解理脆性断裂或准解理断裂,而在0.49～0.50范围内以韧窝断裂为主的复合断裂方式;相同的Si与C比值,随着铁素体含量的增加或选用废钢增碳工艺,有利于提高铸态低温冲击韧性.     

厚大断面高强度QT900-2材料的研究

研究了Sb和热处理工艺对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响。试验结果表明,适量的稀土元素可以降低Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量。Sb和热处理可促进珠光体的生成,提高强度。通过这种常规的方法,使70 mm厚的附铸试块的性能达到了QT900-2的要求,500 mm×500 mm×700 mm厚的试块硬度达到HB310以上,硬度偏差小于HB20。     

钇基重稀土镁复合球化剂在铸态高韧性厚壁球铁件上的应用

应用钇基重稀土镁复合球化剂，铸造厚大断面高韧性球铁冷却壁，成功地获得了铸件中心部位铸态高性能。超过了用户要求和美国ＡＣ公司的标准。铸件中心部位铸态延伸率≥１７％，接近了铸件外层或附铸试块的水平。     

玻璃模具用高镍D型石墨奥氏体铸铁性能的研究

通过加入20％的镍，0.2％的钛和用FeSi75孕育处理，获得稳定的D型石墨奥氏体铸铁。对其在850℃抗氧化性能和室温耐磨性能进行试验研究表明，与现有的D型石墨铁素体铸铁玻璃模具材质相比，抗氧化性能提高150％，耐磨性能提高50％。因此，高镍D型石墨奥氏体铸铁是制作玻璃模具的优良材质。     

QT900-2高强韧厚大断面球墨铸铁的研究

研究了Sb和热处理工艺对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响,试验结果表明:(1)合理的RE加入量可以中和Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量;(2)Sb强烈细化珠光体,但是含量太高会影响球化和导致碳化物的生成;(3)采用940℃(3 h)正火+460℃(4 h)回火的热处理工艺,合金元素含量为w(Cu)1.0%、w(Sn)0.15%、w(Sb)0.025%时,厚度为70 mm的附铸试块性能达到了QT900-2的要求,尺寸为500 mm×500 mm×700 mm的方形试块布氏硬度达到了311 HB以上,并且硬度偏差只有17 HB。     

Cu含量对灰铸铁气缸体组织性能的影响

为提高灰铸铁气缸体的综合性能,在实验室条件下以浇注单铸试棒和阶梯试样的方法,模拟试验了Cu含量对灰铸铁气缸体组织与性能的影响。结果表明:当Cu含量从0.20%增加到0.80%时,对模拟铸样的石墨形态及珠光体含量的影响不大,而对模拟铸样的力学性能影响较大,随着Cu含量在0.20%⁰.50%范围内逐渐增加,试棒铸样的抗拉强度和硬度呈上升趋势,而当Cu含量在0.50%0.50%范围内逐渐增加,试棒铸样的抗拉强度和硬度呈上升趋势,而当Cu含量在0.50%⁰.80%范围内逐渐增加时,试棒铸样的抗拉强度和硬度却呈下降趋势;当Cu含量为0.50%时,对基体珠光体的细化和改善断面敏感性作用较强。     

Sb对厚大断面球墨铸铁组织和性能的影响

研究了Sb对厚大断面球墨铸铁组织和力学性能的影响,详细阐述了该试验采用的炉料、化学成分、球化处理、孕育处理以及热处理等试验方法。试验结果表明:(1)合理的RE加入量可以中和Sb的反球化作用,改善石墨形态,增加石墨球数量;(2)Sb强烈细化珠光体,但是含量太高会导致碳化物的生成;(3)采用940℃(3 h)+460℃(4 h)的热处理工艺,合金含量为w(Cu)1.0%、w(Sn)0.15%和w(Sb)0.025%时,70 mm厚的附铸试块性能可以达到QT800-2的要求。     

镍元素对低合金高强H型钢组织和性能的影响

研究添加镍元素对低合金高强H型Q345钢组织和性能的影响,讨论了未加镍和加镍对Q345钢力学性能、夹杂物、物相和断口形貌的影响。结果表明,添加0.4%镍后,Q345钢力学性能和塑性均提高,不同温度下冲击功增大,断裂韧性提高;添加0.4%镍对Q345钢夹杂物影响较小,但使α-Fe晶格常数比未加镍时的进一步增大,衍射峰向左偏移量加大。     

球墨铸铁件中夹杂物的来源与状态的研究

采用扫描电镜及EDS对原铁液试样、球化处理后浇注的试样和铸件附铸试块3种试样中夹杂物的形态、分布和元素组成进行了观察和分析,研究了不同种类夹杂物的变化规律、球铁件中夹杂物的来源以及对材料性能的影响。结果表明:(1)球化处理后浇注的试样和附铸试块中的夹杂物主要沿晶界分布;(2)球墨铸铁件中夹杂物主要是Si、Mg等元素的氧化夹杂物,且大部分夹杂物来源于球化处理过程;(3)经过除渣与浇注之后,铸件中夹杂物总量减少了约1.1%,断后伸长率提高了1.2%,常温冲击吸收功提高了17.9%。     

铸态高强度高冲击韧性球墨铸铁机体熔炼工艺研究

实际生产中高温石墨化退火是保证铁素体基球墨铸铁机体强度和冲击韧性的常用工艺方法,为了缩短生产周期,节约成本,通过控制铁液的化学成份(特别是Si和Cu的含量)和重新选择试块位置得到铸态下铸件及其附铸试块均满足其力学性能和金相组织的所有要求,经济效益显著。     

两种衬板用低碳合金钢组织和性能研究

使用光学显微镜、硬度计和冲击试验机,对比研究了两种衬板用低碳合金钢的组织和性能.结果表明:对于所研究的两种衬板用低碳合金钢,当铬含量为6.0％、镍含量为2％时,其退火态组织为少量先共析铁素体+屈氏体,淬火-回火态的组织为板条马氏体;当铬含量为9.0％、镍含量为1％、锰含量为1.5％时,其退火态和淬火回火态的组织均为马氏体.后者的硬度要高于前者,韧性次之.在含有铁矿石的酸性矿浆中,冲击功为1.2J时,铬含量为9.0％、镍含量为1％、锰含量为1.5％的低碳合金钢冲击腐蚀磨损性要优于铬含量为6.0％、镍含量为2％的低碳合金钢.