半固态过共晶高铬铸铁的制备及组织定量分析

为改善过共晶高铬铸铁组织中粗大初生碳化物的形貌,采用冷却体法制备了碳化物明显细化、圆整的半固态坯料.通过分别改变浇注温度、冷却体斜度获得六组不同半固态浆料温度的凝固组织,并借助Leica图像分析仪分别定量分析了初生碳化物的形状系数和等效直径变化特征.研究表明:采用本方法可明显改善碳化物的形象,改变浇注温度和冷却体的倾斜角度对半固态组织有较大影响.     

过共晶高铬铸铁半固态成形组织和性能

用不同结构的铸型对过共晶高铬铸铁进行半固态成形,研究铸型结构和成形工艺对成形件内部质量、显微组织和性能的影响。结果表明,改进铸型结构和充型方式能够有效减少甚至消除成形件内部宏观缺陷,细化、球化初生碳化物组织,提高冲击韧性和抗冲击磨料磨损性能。     

流变铸造半固态亚共晶高铬铸铁组织形成研究

采用倾斜板冷却体法制备了亚共晶高铬铸铁半固态浆制．研究了亚共晶高铬铸铁半固态球状品的形成条件及规律。结果表明：通过控制合适的浇注温度．并对充型前的金属液进行激冷处理，同时对过冷的金属液施加适当的振动，可以获得球形或近球形的先共晶奥氏休非枝晶组织；在带有倾斜板冷却体的低温浇注情况下金属液的冲刷、流动及振动使熔体获得了均匀的溶质场和温度场．抑制了发达的先共晶奥氏体枝晶的形成，为获得球状品提供了条件。     

半固态流变挤压过共晶高铬铸铁组织均匀性分析

对半固态过共晶高铬铸铁流变挤压成形试样的组织均匀性进行了研究.结果表明,轮状试样轴向从底部到上部,初生碳化物尺寸增大,单位面积内颗粒数目减少,形状因子降低,组织均匀性较差;试样横向从边部到中心部,初生碳化物颗粒平均等效直径、单位面积中碳化物颗粒数目和形状因子均相近,组织均匀性较好.     

倾斜冷却体-离心法制备半固态高铬铸铁梯度组织

采用倾斜冷却体-离心法制备半固态高铬铸铁环形试样并进行组织观察。结果表明：半固态高铬铸铁组织中初生奥氏体较常规成形组织中初生奥氏体明显细小、等轴化；在高铬铸铁环形试样梯度组织中，初生奥氏体形貌及分布随着距外侧面距离不同而变化，大致由外侧面到内侧面可分为4个区域，即细小奥氏体枝晶区、初生等轴奥氏体与细小奥氏体枝晶分界区、初生等轴奥氏体区、粗大的初生奥氏体枝状区；且初生等轴奥氏体与细小奥氏体枝晶分界区距环外侧面的距离在5～10mm范围内。     

倾斜板角度对亚共晶高铬铸铁半固态组织的影响

采用倾斜板冷却体法对亚共晶高铬铸铁进行半固态成形,研究倾斜板角度对亚共晶高铬铸铁半固态组织的影响规律,并借助Imagetool图像分析软件分别定量分析了其初生奥氏体的形状系数和等效直径的变化特征.结果表明改变倾斜板角度可明显改善亚共晶高铬铸铁初生奥氏体的形貌,为球状晶的获得提供了条件.     

倾斜板角度对亚共晶高铬铸铁半固态组织的影响

采用倾斜板冷却体法对亚共晶高铬铸铁进行半固态成形,研究了倾斜板角度对亚共晶高铬铸铁半固态组织的影响规律。结果表明:倾斜板角度过大或过小都将使得组织中的初生奥氏体较粗大、圆整度较小。当倾斜板角度较小时,金属液的流速相对较慢,枝晶与枝晶和枝晶与金属液间的冲刷、碰撞、剪切作用较小,晶粒易于长大,导致枝晶状初生奥氏体比较多。当倾斜板角度较大时,金属液流速相对较快,金属液在倾斜板上流动的时间相对较短,枝晶间以及枝晶与金属液间的冲刷、碰撞、剪切作用时间相对较短,导致枝晶状初生奥氏体也比较多。当倾斜板角度为45°时,制备的亚共晶高铬铸铁初生奥氏体的尺寸最小,圆整度最高。     

倾斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响

用倾斜板冷却体法制备过共晶高铬铸铁浆料,研究倾斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响.结果表明,倾斜板长度能够影响过共晶高铬铸铁半固态组织,板长小于300 mm时初生碳化物以形核和定向长大为主;300～900 mm时以初生碳化物相互碰撞产生撕裂、折断及尖角熔化而变得细小圆整为主;大于900 mm时以初生碳化物合并粘连为主.板长为900 mm左右时可得到细小、圆整、弥散分布的初生碳化物组织.     

半固态过共晶高铬铸铁浆料在离心力作用下的凝固组织

对于倾斜冷却体法制备的半固态过共晶高铬铸铁浆料，采用离心铸造法将其制备成环形铸件，并观察和分析该铸件组织。结果表明，首先在半固态组织中初生碳化物出现偏析现象，且存在明显的偏析分界线，分界线位于距离环形铸件径向外侧面约6mm处。其次，在本试验条件下，离心力的作用只能部分消除半固态过共晶高铬铸铁组织中的缩松倾向，而且在组织中也存在缩松出现的分界线，即小于距环形铸件径向外侧面约6mm的径向区域内无缩松产生，大于距环形铸件径向外侧面约6mm的径向区域产生缩松。     

半固态亚共晶高铬铸铁重熔时先共晶相的演变

对倾斜板法制备的亚共晶高铬铸铁半固态坯料在1 300 ℃进行加热保温,借助Leica图像分析仪对保温过程中先共晶奥氏体的演变规律进行了研究.结果表明,晶粒球化和合并长大为保温过程中奥氏体形态演变的主要形式,两者交替发生,球化和合并长大所需的时间随着保温过程的进行而延长.同时,合并长大而恶化也随着保温过程的进行而越发显著.保温15.0 min时,晶粒形状系数为0.86,平均等效直径为78.8 μm;保温60.0 min时,晶粒形状系数为0.70,平均等效直径为104.1 μm.     

过共晶高铬铸铁的显微组织和力学性能研究

采用光学显微镜、扫描电子显微镜以及硬度和冲击试验等方法,研究了不同热处理工艺对过共晶高铬铸铁显微组织和性能的影响。结果表明:试验的过共晶高铬铸铁铸态显微组织由共晶莱氏体和粗大杆状或六方形状的一次Cr_7C_3型碳化物组成;由于淬透性较低,当保温时间为2 h,淬火温度较低时,在共晶碳化物周围存在铁素体;只有加热到1 050℃时,共晶中的奥氏体在随后的空冷过程中才能转变为全部马氏体组织,硬度达到最高值64.5 HRC;淬火加热温度为1 050℃时,随保温时间的延长,硬度降低;随着淬火加热温度的升高,过共晶高铬铸铁的冲击吸收功呈下降趋势,但数值总的来说不高且差别不大,范围在1~2 J之间。     

稀土铈孕育对过共晶高铬铸铁铸态组织的影响

采用光学显微镜、扫描电镜、能谱仪等研究了稀土铈对4．0％C～20．0％Cr过共晶高铬铸铁铸态组织的影响。结果表明：加入适量的稀土铈后初生碳化物得到明显的细化。     

V和W对过共晶高铬铸铁显微组织和力学性能的影响

研究了V和W对过共晶高铬铸铁显微组织及力学性能的影响。结果表明:在过共晶高铬铸铁中单独加入0~2.0%V,共晶碳化物得到明显的细化,形成了V的碳化物V_6C_5,V含量的增加没有改变V的碳化物的类型。同时加入V和W后,形成了V_6C_5、W的碳化物以及Fe_6W_6C,V不同于Ti,V不能改变W的分布形态,也不能和W一起形成碳化物,对初生碳化物的细化效果不大。铸态和热处理态试样随着V含量的增加,基体的显微硬度值增大,同时加入V和W的试样最大,分别为646.48 HV和806.06 HV,洛氏硬度为64.17 HRC,而冲击韧度变化不大,没有出现明显的下降。     

含碳量对过共晶高铬铸铁显微组织与耐磨性的影响

通过显微组织观察、图像分析仪定量金相测定,力学性能测试,低应力湿态磨料磨损试验,研究了碳对含33.5%Cr的过共晶高铬铸铁的影响。结果表明,过共晶高铬铸铁显微组织主要特征是含有较大尺寸的六边形和杆状M7C3型初生碳化物。并且随着含C量的升高,过共晶高铬铸铁组织中的初生碳化物逐渐变得粗大,初生碳化物和碳化物总体积分数增加。随着含碳量的增加,过共晶高铬铸铁硬度逐渐升高。含4.80%C的高铬铸铁硬度最高,达到HRC65.5。但随着含碳量的增加,高铬铸铁的冲击韧度逐渐下降。在40 N、70 N、100 N载荷下,随着含C量的增加,过共晶高铬铸铁的耐磨损性能提高。在40 N、70 N和100 N载荷下,含4.80%C的高铬铸铁的耐磨性分别比含3.86%C的高铬铸铁提高了26.1%、24.5%和24.1%。在含碳量相同的情况下,重载荷下高铬铸铁的耐磨性能下降。随着载荷的增加,高含碳量高铬铸铁的耐磨性优势逐渐下降。与含23%Cr的过共晶高铬铸铁相比,含C量分别为3.86%、4.13%、4.65%和4.80%的含33.5%Cr的过共晶高铬铸铁耐磨性分别提高了42.9%、52.0%、54.6%、56.6%。     

过共晶高铬铸铁触变压射成形铸件组织及冲击磨料磨损行为

将过共晶高铬铸铁常规砂型铸造坯料与过流冷却处理半固态坯料进行触变压射成形,研究其铸件冲击磨料磨损行为。结果表明,常规铸态坯料由于粗大杆状碳化物大大降低了浆料的流动性,触变铸件表面粗糙,内部缩孔等缺陷明显,粗大杆状初生碳化物严重割裂基体,磨损过程中外力作用下破碎脱落,抗磨损能力大大降低。过流冷却坯料中初生碳化物细小,触变成形过程中浆料流动性好,铸件表面光滑,内部缺陷少,初生碳化物和共晶碳化物都很细密,碳化物对基体的割裂作用小,弥散碳化物的有效支撑作用得到充分体现,表面磨损均匀,磨损性能显著提高。     

不同部分重熔温度对半固态过共晶高铬白口铸铁初生相形貌的影响

为了考察部分重熔温度对初生碳化物形貌的影响,对过共晶高铬铸铁半固态坯料分别在3个不同温度(1 230℃、1 250℃、1 270℃)进行部分重熔,重熔时间为15 min,并借助Leica图像分析仪分别定量描述了初生碳化物形状因子及粒度因子的变化规律.研究表明,半固态组织中初生碳化物形状随着部分重熔温度的升高,呈先改善然后恶化,最后明显改善的趋势变化;碳化物尺寸随着部分重熔温度的升高而逐渐减小.初生碳化物演化过程是由溶质扩散和固、液相界面张力共同作用的结果,然而在较低的部分重熔温度下,固、液相界面张力的作用不明显.在1 270℃部分重熔温度下,重熔15 min时,可获得理想的部分重熔组织.     

半固态高铬铸铁初生相的形貌及其定量分析

为改善高铬铸铁组织中初生枝晶奥氏体的形貌,采用倾斜冷却体法制备了奥氏体明显细化、圆整的半固态高铬铸铁坯料.在冷却体斜度及熔体在其表面流经长度不变的条件下,通过改变浇注温度获得三组不同半固态成型温度所对应的凝固组织,并借助Leica图像分析仪分别定量分析了初生奥氏体的形状系数和等效直径的变化特征.研究工作表明:采用本方法可明显改善奥氏体的形貌,浇注温度的变化对半固态组织有较大影响.