CrMoCu合金铸铁离子渗硫层的摩擦学性能研究

利用MM-200摩擦磨损试验机,在油润滑条件下对CrMoCu合金铸铁表面离子渗硫层的摩擦学性能进行了研究。结果表明,在油润滑条件下,渗硫试样的摩擦学性能优于未处理试样。利用扫描电镜(SEM)及X射线衍射仪(XRD)分析了渗硫层表面微观形貌和相组成。研究表明,渗硫层中微小"毛细管"的存在,使其表面具有超常储油功能,从而使渗硫层具有良好的减摩、耐磨性能。

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。

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。

ICP-OES法测定高镍合金铸铁中锰铬镍铜

高镍合金铸铁已广泛用于制造耐高温的反应器、换热器等设备和构件以及高强度、高韧性的机械零件,先行国家标准方法对铸铁中高含量元素的测定都有局限性。本实验建立了电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICPOES)同时测定高镍铸铁中锰、铬、镍、铜元素的方法。试验探讨了不同溶解方法对分析结果的影响,优选出最佳溶样方法:先加(1+1)硝酸溶解样品至剧烈反应后滴加浓盐酸和氢氟酸,最后加入高氯酸加热至冒烟,定容后测定。将该法应用于实际样品测定,测定结果锰的质量分数在0.05%~4%,镍的质量分数在0.05%~40%,铬的质量分数在0.05%~5%,铜的质量分数在0.05%~10%范围内。在选定的仪器工作条件下,各元素的校准曲线线性相关系数均大于0.999,方法中各元素的回收率为98.0%~105.6%,实际样品分析相对标准偏差RSD≤2.00%(n=11),将本方法应用于高镍铸铁标准物质中锰、铬、镍、铜元素的测定,结果与证书标称值吻合。

球墨铸铁表面激光熔覆NiCu合金的扫描路径规划

采用同轴送粉激光熔覆技术,在球墨铸铁节点套样件上制备Ni-Cu合金熔覆层对球墨铸铁节点套进行修复。在相同工艺参数的基础上,依据节点套结构特点设计了样件宽度方向A、B对半分区搭接、沿圆周单向熔覆轴向搭接和轴向往返熔覆“弓”字形搭接3种不同扫描路径。对3种不同扫描路径下激光熔覆样件的宏观形貌特征、服役界面的渗透探伤无损检测结果及金相组织、显微硬度的对比分析发现,采用沿圆周单向熔覆轴向搭接的方式得到的样件表面熔覆层无缺陷,质量佳。

微合金化铸铁同质焊材在铸铁件熔焊修复中的应用研究

本研究通过微合金化铸铁同质焊材的制备与应用,提升了铸铁件熔焊修复的效率与性能。实验结果显示,微合金化铸铁同质焊材与被焊铸铁材料同质化,有效减少了杂质元素带来的不利影响,极大增强了焊接接头的力学性能与延展性,降低了焊接接头的裂纹敏感性。同时发现微合金化铸铁同质焊材的焊接接头中铁素体与珠光体比例与母材相似。以上研究结果为铸铁件的焊接修复提供了新的思路和理论依据,拓宽了铸铁件熔焊修复的应用领域。

球墨铸铁表面电弧增材制造Fe-Cr合金结合区组织和性能

目的在球墨铸铁基体上电弧增材制造Fe-Cr合金,研究结合区组织和性能,以期获得具有良好冶金结合、满足冲裁模具性能要求的双金属构件。方法采用GMAW工艺增材制造,用金相显微镜和扫描电子显微镜表征结合区的显微组织,并分析其形成机制。结果Fe-Cr合金与球墨铸铁结合区无明显裂纹和气孔,其凝固组织为柱状晶和等轴晶,冷却后转变为马氏体和残余奥氏体,但其分布不均匀,在界面处有一富奥氏体层。结合区内球墨铸铁受热影响发生奥氏体化和部分熔化,熔化发生在临近结合界面的石墨球周围,其冷却后形成一层马氏体和一层莱氏体的双层壳型组织结构,未熔化部位的组织为马氏体和铁素体,珠光体球墨铸铁比铁素体球墨铸铁形成的马氏体多。结合区内硬度分布不均匀,球墨铸铁的硬度从基材到结合界面逐渐升高,最高达630HV,Fe-Cr合金平均硬度为510HV。结论电弧增材制造Fe-Cr合金与球墨铸铁基体冶金结合良好,Fe-Cr合金组织为马氏体和残余奥氏体,有较高的硬度,能满足冲裁模具的性能要求。

ICP-AES法测定铸铁及低合金钢中4种轻稀土元素

采用稀王水溶样,使用电感耦合等离子发射光谱法(ICP-AES)测定钢铁及低合金中各稀土元素的分析方法,利用ICP-AES发射光谱仪,选择适宜的测试条件进行实验。实验结果表明,铁基体浓度不大于1%时,基体效应不太显著;通过将基体浓度控制为0.5%,即消除基体效应。本研究表明:工作曲线在0.0005%~0.05%间线性良好,回收率为88.88%~108.8%,RSD小于15%,本方法适宜对钢和铸铁中含量范围在0.0005%~0.05%的稀土元素的测定。

低合金化铁素体耐热球墨铸铁的合金元素设计

本文从铁素体耐热球墨铸铁的抗氧化、抗生长、抗疲劳能力以及促进铁素体的形成和石墨球化方面研究了铁素体耐热球墨铸铁的主要合金元素种类及其使用范围。结合铁素体耐热球墨铸铁制备工艺,进一步对各合金元素在铁素体耐热球墨铸铁中的作用、合金元素间的匹配机理以及合金元素匹配用量进行分析。最终得到了合金成分(质量分数,%)为3.6 C,3.9 Si,3.0 Al,1.5 Cr,0.8 Mo,0.6 Ni的高性能低合金化铁素体耐热球墨铸铁。

不同Ni、Si含量对低温球墨铸铁组织和性能的影响

风电主机的升级换代对轮毂铸件使用的低温球墨铸铁抗低温冲击性能提出了更高要求。通过优化低温球墨铸铁QT400-18AL成分,研究不同Ni、Si含量对低温球墨铸铁组织和性能的影响,来选取能达到力学性能要求的镍和硅含量。试验表明,镍可以提高球墨铸铁的强度、硬度,但会降低其塑性;硅可以提高球墨铸铁的伸长率,但也会降低其强度和硬度;综上,当控制ω(Ni)0.6%、ω(Si)2.0%的添加量时,可获得低温球墨铸铁最佳的力学性能。

高硬度过共晶高铬铸铁的合金化与热处理工艺研究

通过Nb、W、V和B合金化,使过共晶高铬铸铁的铸态硬度得到显著提高。高硬度主要来源于碳、硼化物比例的显著提高和碳、硼化物尺寸的明显细化。大尺寸的碳化物明显消失,微观组织更加均匀,使合金化铸态硬度达到了未合金化样品热处理态的硬度水平。将过共晶高铬铸铁在不同热处理方案下的硬度值进行对比,结果表明,快速冷却相比缓慢冷却会使过共晶高铬铸铁的硬度增加,较低的温度、较长的加热时间以及较长的固溶时间会产生更高的硬度值,炉冷或空冷等回火冷却方式对硬度值影响较小。这为过共晶高铬铸铁提高硬度值、简化热处理流程以及优化生产工艺提供了理论借鉴。

耐蚀铸铁的研究进展

介绍了国内外耐蚀铸铁的发展和应用现状,综述了耐蚀铸铁在各种环境中的腐蚀行为和机理,分析了耐蚀铸铁的组成、微观结构和耐蚀性之间的相关性,阐述了合金化、镀层和制备方法对铸铁耐蚀性的影响。最后,对国内外耐蚀铸铁的发展趋势进行了展望。

硼对低合金灰铸铁性能的影响

硼在灰铸铁中能够形成硬质相的硼碳化物,当硼加入量控制在0.02%~0.10%时,可显著增加灰铸铁的耐磨性能。以低合金灰铸铁为研究对象,通过改变加入无水硼砂的含量来控制铸铁中硼的含量(0~40 ppm),通过直读光谱仪、光学显微镜、万能拉伸试验机等设备,对其组织和性能进行分析。研究结果表明,微量的硼使得灰铸铁金相中存在少量的铁素体,对于模数类似于Y50试块时,硼由7 ppm提高至20 ppm时,其抗拉强度降低15 MPa、硬度降低5.5 HBW。

基于文献计量学的高铬铸铁组织及性能研究进展

耐磨材料在工业发展中起到关键作用,其中高铬铸铁因其耐磨性能优异、成本较低得到了快速发展。高铬铸铁的研究主要集中在制备工艺、组织与性能调控、耐磨性等几个方面。本研究借助文献计量学方法对近年来的研究进行了梳理,介绍了研究的侧重点,并从耐磨性研究的最新进展、合金成分和热处理对组织及性能的影响,总结了近年来的研究现状。研究表明,M_(7)C_(3)型碳化物是高铬铸铁组织中最重要的强化相,能够显著提高基体的强度和耐磨性能。对高铬铸铁进行热处理,能够细化晶粒,提高硬度和耐磨性。另外,通过添加合金元素或者加入强化相也能提高高铬铸铁的性能,例如,添加Ti_(2)AlC后材料的力学性能明显提高。总之,对高铬铸铁的制备工艺、组织与性能调控、耐磨性等方面进行研究,有助于优化其性能并扩大其应用领域。

稀土对高镍铬合金铸铁热疲劳性能的影响

研究了高镍铬合会铸铁热轧辊用材料的裂纹形成和在热循环４０和７０周次后裂纹的扩展过程。结果表明：稀土元素的加入，能明显提高高镍铬合金铸铁热轧辊用材料的抗热疲劳性能，使裂纹出现时冷热循环次数提高４２％～１６３％。同时给出稀土加入量以０．０５ｗｔ％～０．１５ｗｔ％为宜。

合金铸铁缸套与PVD(CrN)活塞环配对时缸套磨损机理

针对合金铸铁缸套与物理气相沉积(PVD)(CrN)活塞环配对副开展摩擦磨损试验,通过观察缸套试样在不同负荷、不同磨损时间下的表面形貌及成分,研究合金铸铁缸套与PVD(CrN)环配对时,缸套的磨损机理.研究表明:采用PVD(CrN)环与合金铸铁缸套配对,可在保证缸套磨损量略微降低的前提下,使活塞环的磨损量大幅度降低;缸套磨损表面呈现连续片状的平台形貌,无明显黏着磨损痕迹.其磨损发生的机理:缸套基体在法向负荷的作用下,发生塑性变形,在摩擦力的反复作用下,塑性流动层被挤压出接触平台表面,流动薄层在缺陷处或应力集中处发生开裂、脱落,形成磨屑.

多元低合金化对蠕墨铸铁组织与性能的影响

采用光学金相、扫描电镜、力学性能测试等手段研究了普通蠕墨铸铁、Cu-Mo-Sn蠕墨铸铁、Cu-Mo-Sn-Cr蠕墨铸铁的铸态显微组织和不同温度下的拉伸性能,分析了多元低合金化对蠕墨铸铁蠕化率、屈强比(σ0.2/σb)、高温强度保持率(高温强度/室温强度)的影响。结果表明:多元合金元素的复合加入对其蠕化效果无明显影响,但可促进珠光体的形成并强化基体组织;多元低合金化处理可以提高蠕墨铸铁的屈强比,降低合金的伸长率。并且多元合金化对中低温(350℃)强度保持率影响不明显,但可以大大提高高温(500℃)强度保持率,其500℃抗拉强度保持率由56%提高到71%以上;断口分析表明,室温下其微观断裂呈现为以解理为主的解理-韧窝混合断裂,随着多元低合金元素的加入,韧窝、撕裂棱减少,塑性降低。

硬质合金/高铬铸铁基复合材料的界面特性及磨损性能研究

以WC-Co硬质合金棒为增强体,采用消失模镶铸工艺制备了硬质合金/高铬铸铁基表层耐磨复合材料,并对其界面微观组织和三体磨料磨损性能进行了研究.通过对界面微观组织的观察发现,由于硬质合金表层的熔解和W、C、Co、Fe、Cr等合金元素的扩散,硬质合金与高铬铸铁界面出现了厚度约为800μm的过渡层,在过渡层中生成了含有W、Co、Fe和Cr元素的碳化物,确保了增强体和基体之间为良好的冶金结合.三体磨料磨损试验结果表明,复合材料的耐磨性是高铬铸铁(热处理态和铸态)的6～8倍,这是因为增强体的高硬度及其与基体间的良好冶金结合,使得复合材料在磨损过程中,增强体对基体起到了有效的保护作用,从而表现出优异的耐磨性能.

镍铜合金铸铁耐碱腐蚀机理

针对天然碱制碱工业中设备的腐蚀问题,研制出5种成分的镍铜合金铸铁,对其进行了金相组织分析,在此基础上,利用自制的动态腐蚀试验装置模拟碱腐蚀条件,测试其腐蚀速度,并对其耐碱腐蚀性能进行评价。借助扫描电镜对镍铜合金铸铁的表面腐蚀形貌和微区成分分析,详细讨论了镍、铜在铸铁中的作用与耐蚀机理。结果表明,镍铜合金铸铁在高温浓烧碱液中宏观上属于全面腐蚀,微观上存在不同程度的镍、铜元素富集,其中N4、N5合金铸铁耐蚀性较高。

球墨铸铁活塞环激光合金化及其摩擦磨损特性的研究

本文是研制新型激光陶瓷合金化活塞环的阶段研究报告。采用CO2 激光器对球墨铸铁表面的C Si B RE +WC涂层进行了激光合金化处理。研究了强化层的显微组织和性能 ,并对激光处理的试样进行了耐磨性试验。结果表明 ,对球墨铸铁表面的C Si B RE +WC涂层进行激光处理可获得硬度高、耐磨性好、没有裂纹的强化层。在环块式磨损试验机上用不同合金化涂料的试块对GCr1 5钢试环进行了摩擦学试验。结果表明当WC完全溶解时 ,涂料中加入 1 5%WC的激光合金化层具有最佳耐磨性能。