低膨胀系数铸铁的多层激光熔覆分析及高温氧化磨损行为研究

激光熔覆是铸铁零件修复和强化的关键工艺之一。为进一步提高激光熔覆在铸铁上的应用,为其表面熔覆提供可行的技术途径。本文在发动机缸体常用的铸铁材料球墨铸铁和灰铸铁表面熔覆不同的合金粉末。分析了铸铁表面多种粉末的多层熔覆层,探讨了Fe基涂层在高温下的氧化磨损行为。

合金灰口铸铁气缸套组织形貌与耐磨性研究

针对5种成分和组织的灰口铸铁气缸套,包括2种贝氏体铸铁气缸套和3种珠光体铸铁气缸套,全面分析了其成分、相组成及硬度等材料特性,将喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套对磨,通过比较各配对副的摩擦磨损性能,获得了喷钼活塞环与5种合金灰口铸铁气缸套的匹配规律。研究结果表明:5种气缸套材料均为由硬质相、基体和石墨构成的复合耐磨结构,各组分的性能、分布及其配比,是决定耐磨性的关键因素。珠光体基体气缸套的磨损量相对稳定,气缸套与活塞环的相对磨损量正常;铸态贝氏体气缸套磨损较轻,配对活塞环的磨损量比珠光体气缸套大;贝氏体气缸套和活塞环的磨损均量很小。

低磷灰铸铁浇铸阳极在500 kA电解槽的应用试验

本文通过分析磷生铁各元素作用并控制磷生铁组分,实现浇铸后的磷铁环为灰铸铁组织结构,并对比低磷灰铸铁与白铸铁的阳极浇铸情况以及其浇铸阳极在500 kA电解槽上整个服役周期内的性能表现,得出结论:低磷灰铸铁在1 300℃左右的流动性比白铸铁更好;使用低磷灰铸铁的浇铸阳极的Fe-C压降比白铸铁浇铸的阳极的低10 mV左右,节省电量30 kWh/t-Al;低磷灰铸铁浇铸工艺不仅降低了残极的垂直裂纹和掉角的概率,还改善了磷铁环的压脱情况。

大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂的补缩效率试验研究

简述了大中型球墨铸铁冒口覆盖剂的性能要求,提出了新的冒口补缩效率表征和测试方法,通过实际生产试用对新型大中型球墨铸铁件冒口发热保温覆盖剂和国内外2家著名公司同类产品进行了系统的对比研究。结果表明:大中型球墨铸铁件冒口新型发热保温冒口覆盖剂的发热反应起燃温度、起燃时间、发热速度、发热量和生产成本等得到综合平衡,具有低成本和环境友好的特点;新型覆盖剂中氟盐含量低,冒口根部未见石墨球粗大或球化不良缺陷,对球铁铸件表层的石墨球形态影响很小;新型覆盖剂可使大中型球墨铸铁件的冒口相对补缩效率高达50%,优于对比测试的国内外2家著名公司的同类产品,能较好地满足高端装备大中型球墨铸铁件生产要求;新建立的“冒口相对补缩效率”新指标反映了冒口缩沉总体积和形状(即冒口安全高度)的综合影响,比传统的“冒口补缩效率”更能准确地表征冒口的实际补缩能力和效果。

GB/T41972—2022《铸铁件铸造缺陷分类及命名》国家标准解读

介绍标准的制定过程和主要内容、与ISO/TR16078:2013标准的主要技术差异和标准的应用。结合铸造的实际生产过程,删除了部分非铸铁件出现的缺陷、不确定的缺陷或与其他内容重复的缺陷以及热处理缺陷,增加了部分生产中常见但标准中未能提及的缺陷,使其具有科学性和实用性。

船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能研究

为有效预防铸铁材料的腐蚀,提高船舶的安全性,研究船用铸铁耐高温甲酸腐蚀涂层抗高温腐蚀性能。制备纳米Fe粉体材料和添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料以及指标甲酸溶液,利用正火态20钢制备铸铁试件M-1和M-2,将甲酸溶液作为腐蚀溶液,在不同高温环境下进行抗高温腐蚀性能测试。试验结果表明,铸铁涂层试件在高温甲酸溶液腐蚀后,涂层表明呈现不同程度凸起,该凸起为Al和Cr氧化物以及Fe氧化物,该氧化物对铸铁材料起到了保护膜作用,因此试件M-2的抗高温腐蚀性能较好;在相同高温甲酸溶液腐蚀环境下,试件M-2的质量损失数值也低于试件M-1,表明添加了纳米Al粉和Cr_(3)C_(2)粉的Fe-Al/Cr_(3)C_(2)复合喷涂粉体材料制备成的铸铁试件M-2抗高温腐蚀能力较强。

真空扩散对奥氏体灰铸铁渗硼层组织与性能影响的研究

为了改善奥氏体灰铸铁渗硼层厚度不足和脆性过大的问题,研究了渗硼处理和渗硼/真空扩散复合处理对奥氏体灰铸铁表面改性层摩擦磨损性能的影响和影响机理。利用光学显微镜、能谱仪、X射线衍射仪、电子探针等设备对单一处理和复合处理试样的渗层进行了金相组织、元素分布、物相组成、表面硬度、截面硬度以及磨痕分析。结果表明:真空扩散对渗硼层有着增厚的作用,能够有效的将脆性较大的FeB相转化为脆性相对较小Fe2B相,改善渗硼层的耐磨性,但会使得渗层的表面硬度略微降低,渗层中石墨的粗化现象更为加重。

中国古代铸铁退火技术研究综述

铸铁退火工艺可显著改善铸铁机械性能,拓展铁器应用范围,在中国古代生铁制钢技术体系中发挥承上启下的作用,是铁器时代开启的重要因素。20世纪50年代开始,自然科学方法的引入让古代钢铁史研究从文献学、类型学跨越到材料学。20世纪80年代,随着铁器考古工作大规模的开展,发现多处大型古代冶铁遗址,再加上一些新兴科技手段与考古研究的深入结合,研究者对古代铸铁退火技术有了充分认识。在冶铁遗址中发现具有退火功能的炉窑,其形制与烘范窑相似。研究者通过模拟古代温度开展实验,借助理论分析汉代球墨铸铁的退火工艺。综合已有研究,宜在最大限度地复原古代的条件下开展铸铁退火模拟实验,从工艺、成本、效果等综合研究古代铸铁退火生产流程,这对加深对铸铁退火工艺的认识有重要的参考价值。

脉冲电流作用下高韧性球墨铸铁凝固的电子理论分析

在铸态高韧性球墨铸铁QT400-18凝固过程中进行电脉冲处理,电脉冲参数为电压2600 V,频率0.88 Hz,电容200μF,处理时间15 min。施加脉冲电流后,石墨球圆整度改善,数量增加,粒径减小。同时运用固体与分子经验电子理论(EET)计算了价电子结构,从电子结构层次看,球墨铸铁在非平衡凝固中受相结构中最强共价键上的共用电子对数nA控制,其表征原子间结合力的强弱或相分解或重构的难易程度。电脉冲作用球墨铸铁熔体相比未进行电脉冲处理的相同熔体过冷度增加12 K,同时根据“类拖曳效应的价电子理论模型”,电脉冲的施加加强了熔体中nA较大的团簇的“类拖曳效应”,增大了平衡与非平衡共晶温度间隔,使得石墨更易形核,因此脉冲电流作用熔体具有促石墨化作用。

涂层刀具铣削HT350高强度氮型灰铸铁的磨损机理研究

为探究HT350高强度氮型灰铸铁的铣削性能,选用PVD涂层硬质合金刀具和CVD涂层硬质合金刀具对HT350高强度氮型灰铸铁进行铣削试验,对比研究两种刀具的磨损形貌,通过极差分析探究切削三因素对磨损带宽的影响,并对磨损区的元素分布进行了观测。结果表明:相同铣削用量条件下,PVD涂层刀具前刀面的磨损情况比CVD涂层刀具更严重,铣削速度V_(c)对刀具的磨损带宽影响最大,其次是背吃刀量a_(p),最小是进给量f_(z)。在低切削速度(V_(c)=100~200m/min)时,刀具磨损以磨粒磨损和黏结磨损为主;在高切削速度(V_(c)=200~250m/min)时,刀具磨损以扩散磨损和氧化磨损为主。PVD涂层中的TiAlN被氧化生成Al_(2)O_(3),同时Al_(2)O_(3)在加工过程中不断剥落,导致PVD涂层刀具的磨损情况更加严重。

镍含量对高铬铸铁组织结构及耐热性能的影响

利用X射线衍射仪(XRD)、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、高温抗氧化试验以及高温热疲劳试验等研究了3种镍含量不同(0.65%、1.5%和3.05%)的高铬铸铁组织结构以及耐热性能。结果表明:3种高铬铸铁的物相均为奥氏体、马氏体和(Cr,Fe)_(7)C_(3)碳化物,镍含量的增加使得奥氏体含量增加,马氏体含量减少。高铬铸铁组织结构均由先共晶树枝晶以及枝晶间的共晶组织构成,镍含量的增加使得树枝晶粗化,共晶组织得到了细化。在高温抗氧化试验中,随着镍含量的增加,高铬铸铁的氧化增重减少,氧化层厚度减薄。3种高铬铸铁的氧化层都有内外两层,含0.65%和1.5%镍的高铬铸铁的外层主要元素是O和Fe,内层主要元素是O和Cr;含3.05%镍的高铬铸铁的外层主要元素是O和Cr,内层主要元素是O和Fe。高温热疲劳试验中,3种高铬铸铁的主裂纹均沿着V型缺口延展而出,随着镍含量的增加,主裂纹的长度减少。含3.05%镍的高铬铸铁的抗热疲劳性能比含0.65%镍的高铬铸铁提高了36%。

淬火、回火对连铸QTNi4MoV球墨铸铁组织和硬度的影响

采用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和硬度计等对QTNi4MoV球墨铸铁在淬火和回火过程中的组织及硬度变化规律进行了研究。结果表明:经1323 K保温4 h的石墨化退火处理后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球+残留奥氏体+针状贝氏体组成,硬度约为40 HRC;再经1223 K保温1 h油淬后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织由石墨球、马氏体和残留奥氏体组成,硬度为48.5 HRC;淬火后QTNi4MoV球墨铸铁的组织具有良好的回火抗力,回火温度达到773 K时,其淬火马氏体才开始分解;经773 K保温3 h的一次和二次回火后,QTNi4MoV球墨铸铁的组织为石墨球、回火马氏体和少量残留奥氏体,硬度值分别为47.5和46 HRC,抗拉强度高于900 MPa,满足铝合金压铸模具服役时对其制造材料在力学性能方面的要求。

铌对渣浆泵高铬铸铁组织和性能影响

采用对比试验,分析讨论了铌对一种渣浆泵用高铬铸铁性能的影响。分别测量了材料的力学性能、硬度和耐磨性,并对组织进行了分析。结果表明,加入铌对高铬铸铁碳化物形态有明显的改变,这种改变提高了力学性能,同时也提高了材料耐磨性。

不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响

为探究硫氧孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁组织和性能的影响,在相同铸造条件下,用树脂砂型分别浇注75Si Fe孕育剂和硫氧孕育剂随流孕育处理的球墨铸铁试样。通过组织观察、室温拉伸试验、布氏硬度试验等分析了两种不同孕育剂随流孕育对微合金化球墨铸铁的显微组织、力学性能和拉伸断口的影响,探寻硫氧孕育剂随流孕育与球墨铸铁组织和性能的联系。结果表明:两种试样均由大量的珠光体、少量的铁素体、大量的石墨球组成,其中用75Si Fe孕育剂进行随流孕育,石墨球易畸变,圆整度不好,石墨球数量少,尺寸较大,平均球化率为84%,平均石墨球数为137个/mm^(2);而用硫氧孕育剂进行随流孕育,石墨形态改善明显,石墨球径更细小,分布更均匀,石墨球数量大幅增加,平均球化率为91%,平均石墨球数为297个/mm^(2)。硫氧孕育剂试样的抗拉强度和断后伸长率均高于75Si Fe孕育剂,分别为874 MPa和6.4%。硫氧孕育剂随流孕育球墨铸铁试样断裂模式为伴有少量塑性变形的准解理断裂。综合认为,用硫氧孕育剂随流孕育可获得较高的综合力学性能。

车用铸铁零配件切削液的开发、应用及维护研究

文章针对铸铁内燃机等汽车零配件单机加工和集中供液加工的不同需求,采用石蜡基或环烷基基础油与乳化剂、防锈剂、油性剂等不同功能添加剂进行复配,通过一系列试验优化,研发了具有优异防锈性的铸铁单机用切削液及兼具防锈性和润滑性的集中供液切削液。开发产品不含亚硝酸钠、壬基酚等物质,符合GB/T 32812环保要求,并获得较广泛工业应用。同时文章根据应用情况,提出了切削液维护指标建议及异常排查处理建议。

中镍无限冷硬球墨铸铁轧辊辊颈缺陷原因分析及应用

分析了中镍无限冷硬球墨铸铁轧辊离心铸造时产生气孔、夹渣的工艺原因,采取了预脱氧处理、控制稀土镁球化剂使用率、提高浇注速度、提高型砂透气性、控制混合保护渣使用量、配箱时间控制在3 min以内等措施,辊颈气孔和夹渣产生的废品率从40%降低到6%以内,有效降低了废品率。

GB/T 24733—2023《等温淬火球墨铸铁件》国家标准修订解读

介绍了GB/T 24733—2023《等温淬火球墨铸铁件》修订过程,论述了标准的主要修订内容,解读了与原标准和ISO 17804:2020《铸造奥铁体球墨铸铁分类》的主要技术差异和修订缘由,指出了新标准的特点和应用范围。

高镍铬无限冷硬球墨铸铁轧辊工作层离心铸造过程数值模拟

借助有限元模拟软件ProCAST对高镍铬无限冷硬球墨铸铁轧辊工作层离心铸造过程进行了分段建模,计算了铸件的温度场、流场。结果表明,铁液与离心铸型内壁接触后,受到自身重力、旋转铸型带来的离心力、摩擦力三个合力作用,以层状形式沿铸型内壁做圆周运动,沿着内壁同时向铸型两端运动,先到达离浇道距离较近的模具一端,沿轴向向另一端铺展。在有限元模拟辅助下生产出的高镍铬无限冷硬球墨铸铁离心复合轧辊,工作层为树枝状结晶组织,技术指标符合要求。

工艺参数对球墨铸铁和低碳钢激光焊接的影响

为了提高球墨铸铁和低碳钢焊接接头力学性能,解决容易开裂的问题,采用激光焊接的方法对球墨铸铁和低碳钢进行焊接,研究了工艺参数对其焊接接头的组织和性能影响。结果表明,随着激光功率逐渐增加或焊接速率的逐渐变缓,试验件抗拉强度呈现出先增大后减小的变化趋势;当焊接功率为4250 W和焊接速率为2.4 m/min时,试样件焊接接头的强度处于极值400 MPa;在球墨铸铁侧热影响区内形成3种壳体结构(双壳结构、单壳结构和无核结构);焊缝区组织主要由树枝晶组织、少量的马氏体和莱氏体组织构成;焊缝区存在微裂纹,通过添加镍基材料可获得无裂纹焊缝,并提升抗拉强度约40 MPa,达到母材的95%。该研究对后续球墨铸铁与低碳钢高功率激光焊接工艺优化是有帮助的。

PCBN刀片铣削QT450球墨铸铁的试验研究

为研究PCBN铣刀片铣削球墨铸铁的性能,采用陶瓷结合剂PCBN铣刀片(T-PCBN)和金属结合剂PCBN铣刀片(J-PCBN)进行铁素体球墨铸铁(QT450-10)铣削试验,对比研究两种铣刀片的铣削力、振动、磨损机理和使用寿命。结果表明:相同切削参数下,T-PCBN刀片的铣削力和振动小于J-PCBN铣刀片;两种刀片均存在黏结、扩散、氧化以及磨粒磨损,T-PCBN铣刀片主要的失效形式是崩刃,J-PCBN铣刀片的失效形式为磨损,直至达到磨钝标准;J-PCBN铣刀片的服役寿命远高于T-PCBN铣刀片。