蠕化率对蠕墨铸铁组织及热疲劳性能的影响

采用自约束热疲劳试验机,对不同蠕化率下的蠕墨铸铁进行热疲劳性能试验并观察其组织变化。结果表明,试样的抗热疲劳性能随着蠕化率的升高呈现先上升后下降的趋势。当蠕化率为70%~80%时,蠕墨铸铁的热疲劳性能最好。蠕虫状石墨占基体比重有一个最佳值,蠕化率过低时,由于球状石墨数量较多分布较密集,导致热疲劳性能较差;蠕化率过高时,由于蠕虫状石墨过于粗大使裂纹扩展速度加快,导致热疲劳性能较差。在裂纹扩展后期,主裂纹变粗大导致其向前扩展所需驱动力不足以及主裂纹上形成分叉裂纹及二次裂纹,进而导致裂纹扩展呈现先快后慢、阶段性扩展的特点。

热分析特征值对蠕墨铸铁蠕化率的影响

为了确定炉前铸铁类型和蠕墨铸铁蠕化率,使用数据采集仪记录蠕墨铸铁冷却曲线,并获取冷却曲线的特征值,利用特征值和线性回归法对不同蠕墨铸铁蠕化率进行研究.研究结果表明:当CE和Si/C相同时,铸铁类型与初晶温度TAL、共晶最低温度TEU和再辉温度ΔTr密切相关,再辉温度ΔTr小于5℃时为球墨铸铁,再辉温度ΔTr大于5℃时为蠕墨铸铁.灰铸铁的初晶温度TAL较蠕墨铸铁和球墨铸铁TAL高20℃以上,或灰铸铁的初晶温度(TAL不明显时,共晶最低温度TEU较蠕墨铸铁和球墨铸铁的高10℃以上.蠕墨铸铁的蠕化率与共晶最低温度和再辉温度之间有密切关系,试样的蠕化率可由特征温度值组合表达,其误差在10%以内.

蠕墨铸铁蠕化率自动超声波检测系统

蠕化率作为衡量蠕墨铸铁质量的主要参数,在生产中要求准确、快速地测量和控制。介绍了超声波声速与蠕墨铸铁蠕化率的关系。利用厚度无关声反射法(TIRP)测量蠕墨铸铁的声速,并借助VC6.0设计了软件系统。该系统实现了炉前蠕墨铸铁蠕化率的自动化检测和调整,大大降低了在生产蠕墨铸铁中对蠕化率的控制难度,缩短了检测和调整时间。

超声波检测技术在测定蠕墨铸铁蠕化率中的应用

介绍了超声波声速测定蠕墨铸铁蠕化率的原理,通过用金相和超声波两种方法对蠕墨铸铁蠕化率进行对比测量,验证了蠕化率与声速的对应关系。并通过一年多的实践进一步证明了用声速法代替金相法测蠕墨铸铁蠕化率是可行的、可靠的。

不同蠕化率的蠕墨铸铁滚动磨损性能研究

采用M-2000型摩擦磨损试验机,对不同蠕化率的蠕墨铸铁、灰铸铁和球墨铸铁在相同条件下进行滚动磨损试验,对比分析了蠕墨铸铁表面磨损形貌及其滚动磨损机理。结果表明,随着蠕化率的提高,蠕墨铸铁中石墨尺寸减小、分布更加均匀化,其硬度和耐磨性能呈下降趋势。蠕墨铸铁滚动磨损机理以表面疲劳磨损和剥层损伤为主,磨损表面出现层状结构剥落后留下的凹坑。蠕铁中石墨虽然具有自润滑作用,但是因其本身硬度较低,在循环接触应力下破碎,成为表面疲劳的裂纹源,反而加剧了磨损。蠕墨铸铁滚动磨损性能接近球墨铸铁,而优于灰铸铁。

蠕墨铸铁缸盖蠕化率的超声波声速法检测

介绍了超声波声速法的适用范围,试验研究了利用超声波声速法进行蠕铁缸盖蠕化率的在线检测和产品检验的方法。通过试验得到了蠕化率与声速间的对应关系,回归性可达90%以上。采用穿透法可实现对蠕铁生产过程的在线检测,采用脉冲反射法可实现进行铸件本体材料的判断。

硅对蠕墨铸铁热分析特征值及蠕化率的影响

试验设计了5种不同硅含量的蠕墨铸铁铁液,分析了硅含量对蠕墨铸铁凝固的热分析曲线特征值TEU、TER、△Tr和蠕墨铸铁蠕化率的影响。试验结果表明:(1)在本次试验的硅含量范围内,蠕墨铸铁热分析曲线的特征值TEU和TER先是随着硅的增加而上升,然后,变化不明显;(2)蠕墨铸铁共晶温度回升特征值△Tr随着硅含量的增加呈下降趋势;(3)随着硅含量的提高,蠕墨铸铁中蠕虫状石墨数量减少,球状石墨数量增多,蠕化率降低。

蠕墨铸铁蠕化率检测技术现状

蠕化率是判定石墨蠕化好坏和评定蠕墨铸铁质量的重要指标。本研究归纳了蠕墨铸铁生产中蠕化率检测技术的现状,指出了按蠕化率检测目的不同可分为炉前铁液预测技术和炉后铸件检测技术两大类,并讨论了两大类评价技术的主要进展和存在的问题。在此基础上,对蠕化率炉前预测技术和炉后检测技术的进一步研究提出了建议,炉前铁液预测技术向快速、准确、简便的评价方法发展,炉后铸件检测向金相自动成像评价和在线无损检测两方面发展。

耦合剂及粗糙度对超声波法检测蠕化率声速的影响

超声波法检测蠕化率是依据预先建立的超声波声速与蠕墨铸铁蠕化率之间的关系模型来快速预测的,声速的测量至关重要。借助ECHOMETER1076超声波声速仪、探针式表面粗糙度测量仪、定量金相等,结合试验和数值模拟方法,详细研究了耦合剂种类及厚度、试样表面粗糙度等因素在超声波法检测蠕化率时对声速测量的影响规律。结果表明,声阻抗在(0.13～0.3)×10~6 g/cm^2·s之间的常用耦合剂对声速测量造成的影响不大。在耦合剂最常涂抹的厚度0.2 mm之内,声速的变化范围在77 m/s以内。当试样表面粗糙度R_a≤5μm时对声速测量基本无影响。这些为精确测量声速和准确预测蠕化率提供了依据。

蠕化率对蠕墨铸铁高周疲劳性能的影响

对不同蠕化率的蠕墨铸铁进行了室温轴向拉压的疲劳试验,对显微组织进行了观察,对拉伸性能进行了测试,研究了高周疲劳性能及疲劳断裂机理研究了。结果表明,随着蠕化率的升高,蠕墨铸铁的抗拉强度和条件疲劳极限下降。当珠光体含量在87%左右,蠕化率从53.9%升高至92.62%时,石墨团簇直径从330μm增加到730μm,抗拉强度从665 MPa降低到440 MPa,减小了34%,疲劳极限从223 MPa降低到160 MPa,减小了28%;蠕墨铸铁的裂纹是在石墨处或脱粘处开始萌生并沿团簇扩展,珠光体对裂纹扩展有阻碍作用;石墨团簇是疲劳寿命的主要影响因素,石墨团簇越小,分布越均匀,疲劳寿命越高。

合金元素及蠕化率对蠕墨铸铁性能影响的数学模型分析

研究了蠕墨铸铁(CGI)的合金化和蠕化率对材料性能的影响。结果表明,Mn、Mo、Cu和Sn等合金元素的加入量在一定范围内可以有效提高CGI的抗拉强度,但蠕化率的提高会降低CGI的抗拉强度。建立了Mn、Mo、Cu、Sn和蠕化率中单一变量对材料抗拉强度影响的数学模型,进一步采用多变量五重积分的数学方法研究了合金化和蠕化率等变量对CGI性能的综合影响,在已知Mn、Mo、Cu、Sn等合金元素含量及蠕化率,通过建立数学模型来预测材料的抗拉强度。结果表明,所有变量与材料抗拉强度之间存在近似指数函数关系,多变量五重积分模型是合金化和蠕化率对材料性能影响的定量解释,在工程应用中可预测材料强度。

蠕墨铸铁制动盘生产中蠕化率的控制

介绍了蠕墨铸铁制动盘铸件的结构及技术要求,从蠕化剂的选用、加入量以及蠕化处理工艺要点入手,探讨了稳定获得合格蠕化率的方法,得出以下结论:(1)铁液中稳定的低S含量是稳定控制蠕化率的核心,选择优质的低S炉料至关重要;(2)要获得适合的蠕化率,须严格控制好铁液的化学成分、稳定的铁液处理温度,根据铁液中w(S)量,微调蠕化剂加入量,将蠕化率稳定控制在设定的范围内;(3)使用直读光谱仪与C-S分析仪相结合的方法精确地测定铁液w(S)量以及采用残Mg成分测定法与快速金相法相结合的方法测定炉前蠕化率,为精确控制蠕化率提供了保证。

50%～30%中、低蠕化率铸铁的性能及应用

综述了灰铁、蠕铁和球铁中的石墨形态与其力学性能及热力学性能的关系。铸铁材料的实际性能是随着蠕化率或球化率的变化而变化,也就是随着球状、团状、团絮状、蠕虫状石墨的数量比例变化而变化的;中、低蠕化率(蠕化率50%～30%,即球化率50%～70%)铸铁处于由蠕铁向球铁变化的中、后段,具有优于球铁的铸造性能、致密性、导热性、减震性和切削加工性能,同时具有优于高蠕化率蠕铁的常温和高温力学性能。指出中、低蠕化率铸铁适用于需要较高强度和冷热疲劳性能的场合。

蠕化率对蠕铁热疲劳抗力的影响

用Uddeholm热疲劳试验方法,研究了蠕化率对蠕铁热疲劳抗力的影响。在快速加热、快速冷却以及较大热循环温差的服役条件下得出:(1)当强韧性相当时,提高蠕化率可提高蠕铁的热疲劳抗力;(2)大幅度提高蠕化率,尽管强韧性有所下降,但亦可提高蠕铁的热疲劳抗力。

蠕墨铸铁生产中蠕化率的控制

讨论炉料、化学成分、蠕化剂质量、处理后包内保留时间和温度对蠕墨铸铁蠕化率的影响。介绍如何控制、检测蠕化率,并对如何防止蠕化衰退提出建议。实践表明,蠕化率可以稳定在55%￣85%的范围内。

蠕化率对蠕墨铸铁热疲劳性能的影响

介绍了蠕墨铸铁试样的制备方法及热疲劳试验方法:采用统一配料,统一在蠕化包中进行蠕化处理,在手浇包中添加蠕化剂、孕育剂的方式,浇注出不同蠕化率Y型试样,加工成不同蠕化率薄试片;模拟列车制动工况下制动盘受力及温升情况,设计试验工装、选择试验温度,对薄试片进行加热保温受热试验,自然冷却后,在自由状态下测量试片的永久变形量,通过多组试验来研究不同蠕化率对蠕铁受热抗变形疲劳性能的影响。试验结果表明:在蠕化率35%~90%范围内,随着蠕化率的增加,蠕墨铸铁的受热永久变形趋势增大,受热抗变形疲劳性能降低。

蠕化率对蠕墨铸铁热疲劳行为的影响

采用V型缺口试样,通过对试样反复加热冷却,研究了不同蠕化率(55%、70%、90%)对蠕墨铸铁热疲劳行为的影响。结果表明,随着蠕化率的增加,蠕墨铸铁的抗热疲劳性能先升高后降低,当蠕化率为70%时,蠕墨铸铁抗热疲劳性能最佳。不同蠕化率,蠕墨铸铁的裂纹萌生和扩展机制具有显著差异。当蠕化率90%时,在V型缺口裂纹萌生明显,主裂纹沿着蠕虫状石墨生成二次裂纹,最后V型缺口凹陷成崩塌趋势;而蠕化率70%和55%时,V型缺口附近裂纹明显减少,仅在球状石墨尖端部位和基体组织产生少量微小裂纹,且裂纹没有明显扩展,产生裂纹倾向低,V型缺口凹陷未形成崩塌。

低蠕化率蠕铁与球化不良及衰退球铁的区别

详细介绍了低蠕化率蠕铁、球化不良球铁及球化衰退球铁的区别。金相组织的区别是:低蠕化率蠕铁的球状石墨圆整,蠕虫状石墨粗短,只有极少量的团絮状石墨,没有片状石墨,基体组织细密;球化衰退的球铁石墨形态恶化,开花状石墨和团絮状石墨较多,严重时有片状石墨,组织粗大;球化良好的铸铁,球墨圆整,极少团絮状和蠕虫状石墨,没有片状石墨,组织细密。力学性能的区别是:球化衰退球铁的力学性能已明显下降,低蠕化率蠕铁的力学性能则远高于规定要求,如果采用适当的热处理方法,在冷热交变环境下服役能显示优异性能,因此,不能笼统地将其判为废品。

超声波检测蠕墨铸铁制动毂蠕化率的研究

介绍了蠕墨铸铁相比灰铸铁、球墨铸铁的优点,以及Ru T450牌号的轮毂零件的技术要求。阐述了超声波检测蠕化率的基本原理及超声波声速与蠕化率变化的关系,以及蠕墨铸铁的石墨形态与蠕化率的分级评定,分析了影响制动毂零件声速的因素,最后指出:(1)超声波在蠕墨铸铁件中的传播速度与蠕化率成反比,即零件的蠕化率越高,超声波的传播速度越慢;(2)通过超声波声速法来检测蠕墨铸铁件的蠕化率是可行的,测试结果也是比较可靠的,同时还可以提高检测效率,大幅度降低检测成本。

控制蠕墨铸铁蠕化率的措施与实践

作者阐述了在生产条件下、采用稀土锌镁铝蠕化剂,并应用由冲天炉微机最优化控制系统、铁水定量电子秤和加盖处理包组成的蠕铁生产控制系统,使蠕铁生产的主要环节得到科学的控制,从而有效地把蠕化率控制在于定的70±20%范围内,蠕化处理的一次成功率达90%以上。作者还强调了影响蠕化率的若干未被充分注意的问题;提出了用蠕铁断口宏观状态粗略判断蠕化率的方法。