Ce变质处理对含硼过共晶高铬铸铁组织与性能的影响

采用金属型分别铸造Ce变质处理前、后过共晶高铬铸铁,提高其耐磨性。借助于OM、SEM、XRD、硬度计和磨损试验机等仪器设备研究分析了Ce变质前、后过共晶高铬铸铁组织与性能。结果表明:变质处理前、后过共晶高铬铸铁组织均由初生M_(7)C_(3)+共晶M_(7)C_(3)+奥氏体+马氏体组成。与变质前相比,变质后初生M_(7)C_(3)的形貌由长六边形转变为圆整的六边形,尺寸减小了44.9%,体积分数增大了30.2%。铸铁的洛氏硬度、冲击韧性和抗弯强度分别提高了5.0%、43.4%和39.2%,磨损失重减少了50.7%。Ce的化合物Ce_(2)O_(2)S作为M_(7)C_(3)异质形核核心的有效性是中等的,Ce对夹杂物有球化、净化作用。细化了的初生碳化物与基体相互保护,提高了铸铁表面耐磨性。变质前铸铁的磨损机制以微切削为主,断裂脱落为辅,变质后铸铁的磨损机制变为以微切削为主。

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 。

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300mm时初生碳化物以形核和定向长大为主;300～900mm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900mm时以初生碳化物合并粘连为主。板长为900mm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的冲击及磨损性能研究

通过倾斜冷却体法制备了组织中初生碳化物明显细化的半固态过共晶高铬铸铁,其冲击韧性值较常规过共晶高铬铸铁试样提高了大约1倍以上;以常规亚共晶高铬铸铁为标样进行三体磨料磨损试验,结果表明半固态过共晶高铬铸铁与常规过共晶高铬铸铁的相对耐磨性分别比亚共晶高铬铸铁提高了32%和49%.对半固态过共晶高铬铸铁试样的微观分析表明,组织中存在大量的缩松,这对于半固态高铬铸铁韧性、硬度及耐磨性的提高产生了不利的影响,减少或消除缩松对于进一步提高半固态过共晶高铬铸铁的性能具有重要意义.

重熔时间对半固态过共晶高铬铸铁初生相的影响

为考察触变重熔时间对初生碳化物形貌的影响,对Cr17过共晶高铬铸铁半固态坯料在1 270 ℃进行了部分重熔,重熔时间分别为5、15、25和30 min,并借助Leica图像分析仪分别定量描述了碳化物形状因子及粒度因子的变化规律.研究表明:碳化物形貌的演化过程包括3个阶段,即熔断阶段、球化和细化阶段及合并长大阶段;碳化物演化过程是溶质原子扩散和相界面张力共同作用的结果,且分别在触变重熔初期和中后期占主导地位;在1 270 ℃部分重熔15 min,可获得理想的重熔组织.

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。

挤压力对过共晶高铬铸铁半固态挤压件内部质量的影响

采用倾斜板式流变挤压成形工艺制备过共晶高铬铸铁半固态挤压件,重点研究了挤压力对半固态挤压件内部质量的影响。结果表明,挤压力较小时,挤压件内部易形成较大的缩孔、缩松,其初生M7C3型碳化物不易长大,平均横截面直径较小;挤压力较大时,挤压件内部形成缩孔、缩松的几率大大减小,但其初生M7C3型碳化物易于长大,平均横截面直径较大,对挤压件的性能影响较大。挤压力为20MPa左右可制备出性能较优异、内部质量较好的半固态挤压件。

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。

过流冷却体表面形状和倾斜角度对过共晶高铬铸铁中初生碳化物形貌及尺寸的影响

采用过流冷却体法制备了过共晶高铬铸铁,主要研究过流冷却体表面形状和倾斜角度对过共晶高铬铸铁中初生M7C3型碳化物形貌及尺寸的影响。结果表明:表面凹槽半径较大的过流体制备的初生M7C3型碳化物更细小、圆整;在较大倾斜角时,两种不同表面形状的过流冷却体制备的初生M7C3型碳化物的形貌及尺寸与较小倾斜角制备的相比,前者的差异更明显。

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。

脉冲电流对过共晶高铬铸铁板坯组织及性能的影响

研究了在过共晶高铬铸铁板坯凝固过程中脉冲处理时间对碳化物结构形态及对板坯冲击韧性的影响。结果表明,脉冲电流能够细化过共晶高铬铸铁凝固组织中初生碳化物,随着脉冲处理时间的延长,杆状碳化物细化为颗粒状,尺寸进一步减小。在试验参数范围内,脉冲处理时间为5 min时细化效果最佳,冲击韧性值为4.75 J/cm2。

含Ti/W过共晶高铬铸铁高温磨料磨损性能研究

研究了含Ti和W过共晶高铬铸铁(25.0 wt.%Cr,3.5 wt.%C)高温磨料磨损性能和磨损机理。结果表明,加入Ti后,过共晶高铬铸铁抵抗高温磨料磨损能力提高;在相同的温度下,Ti含量越高,高铬铸铁磨损失重量越小;同时加入Ti和W后,高铬铸铁试样磨损量最小,耐磨性能最好。含Ti/W过共晶高铬铸铁的高温磨料磨损机理主要包括磨料磨损机理、疲劳断裂机理、粘着磨损机理等。

倾斜板温度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响

采用倾斜板冷却体法对过共晶高铬铸铁进行半固态成形,研究了两种倾斜板温度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响规律。结果表明,当板温为室温时,熔体温度梯度大,合金粘度高,流速慢,机械作用力减弱,初生碳化物呈粗大长杆状。当板温为150℃时,熔体温度梯度小,初生碳化物长大倾向减小,碳化物的形成以互相剪切、滚动、碰撞、摩擦而折断、破碎为主而变得细小且分布均匀,趋于等轴化。

过共晶高铬铸铁半固态浆料制备及组织

采用倾斜板冷却体法制备了过共晶高铬铸铁半固态浆料,观察研究了制备试样的组织.结果表明:采用倾斜板冷却体法对过共晶高铬铸铁进行半固态成形,通过控制合适的浇注温度,同时对过冷的金属液加以适当的振动,可以细化初生碳化物,且使初生碳化物分布更加均匀,获得理想的过共晶高铬铸铁半固态组织.

倾斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响

对过共晶高铬铸铁采用倾斜板冷却体法进行半固态成形,研究倾斜板的长度在半固态成形过程中对过共晶高铬铸铁半固态组织的影响。研究表明,倾斜板长度对过共晶高铬铸铁半固态组织有着重要的影响,当倾斜板长度较短时,金属熔体在倾斜板上流过的时间短,枝晶间以及枝晶与金属液间的剪切作用,滚动摩擦,碰撞等作用时间较短,使初生碳化物较粗大,当倾斜板较长时,熔体温度降低程度较大,熔体粘度增大,流速减慢,金属熔体与倾斜板的接触时间增长,初生碳化物受到的作用力减弱,对初生碳化物的细化效果也不明显,当板长为500mm时,制备的过共晶高铬铸铁组织非常的细小、致密且初生碳化物成球状。

半固态过共晶高铬铸铁离心铸造组织及其定量分析

对于倾斜冷却体法制备的半固态过共晶高铬铸铁浆料,本文采用离心铸造法将其制备成环形铸件。借助SEM进行组织观察,结果表明: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,为进一步表征碳化物偏析特征,借助Leica图像分析仪定量分析了不同偏析区域内碳化物等效直径和体积百分数的变化规律,结果还表明:碳化物等效直径和体积百分数从径向最外侧向内逐渐增大。

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。

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。

半固态过共晶高铬铸铁部分重熔保温过程中的组织演变

研究了半固态过共晶高铬铸铁坯料部分重熔保温过程中初生碳化物的演变规律。结果表明,在1 300℃保温过程中,初生碳化物演变经历了细化和球化、长大、溶解三个阶段。其中第一阶段末,能够得到均匀、细小、圆整的理想初生碳化物组织。

Ti/W对过共晶高铬铸铁显微组织及力学性能的影响

研究了Ti和W对过共晶高铬铸铁(25.0 wt.%Cr,3.5 wt.%C)显微组织及力学性能的影响。结果表明,随着Ti含量的增加,初生M7C3碳化物和共晶碳化物都具有明显的细化特征。热处理后,圆粒状二次M7C3碳化物在基体上析出,提高了基体的硬度,但Ti和W的加入对析出的二次碳化物的类型没有影响。加入Ti和W,两种不同的圆粒状碳化物在显微组织上产生。一种圆粒状碳化物是Ti C颗粒,W均匀地分布在Ti C颗粒中;另一种圆粒状碳化物的核心为Ti C,周围分布着W的碳化物,W的碳化物由CW3、W2C、W6C2.54、WC、(W,Ti)C1-x组成。组织中的初生碳化物和共晶碳化物的显微硬度随着Ti含量增加而增加,同时加入Ti和W后,各试样硬度均最高,冲击韧性没有明显的变化。