Layer Structure Analysis of Low-Carbon Steel Containing Rare Earth by High-Temperature Carburizing of Liquid Cast-Iron

The layer structure of low-carbon steel containing RE by high-temperature (T>1200 ℃) carburizing of liquid cast-iron was studied and the diffusion activation energy of carbon was calculated by metallographic microscpe, chemical analysis etc. The result shows that the technology of carburizing in liquid cast-iron can expedite caburization distinctly and changes the carburizing layer structure. The carburizing rate is 60～80 times of that of the traditional technology, and there is about 43% decrease in the activation energy compared with gas-carburization. In outer structure layer, cementite is formed simultaneously both on the crystal boundary reticularly and inside the crystal grains stripedly. In inner carburizing layer, there is undissolved blocky ferrite in reticular cementite. Besides, rare earth element can expedite carburization process.

MICROCOMPUTER PICTURE PROCESSING SYSTEM OF CAST-IRON METALLOGRAPHIC STRUCTURE

The development of computer picture processing technique in metallography analysis is dealed with and a picture processing procedure fit to metallography analysis is developed. The image processing of nodular cast iron is carried out with this system

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。

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。

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。

“两步法”蠕化处理工艺的开发与应用

蠕墨铸铁传统蠕化处理工艺采用冲入法或喂丝法,严格控制原铁液的化学成分、熔炼温度和蠕化处理过程,但因影响蠕化率的因素多铁液质量波动较大。为此采用预蠕化处理+第二次喂丝处理的“两步法”蠕化处理工艺,通过快速准确判断预蠕化处理铁液的状态,根据浇注铸件蠕化率和孕育要求,自动计算出二次喂丝的加入量,从而获得蠕化质量稳定的铁液,有利于提高蠕墨铸铁件质量的一致性。

古代福建冶金瑰宝——大铁佛的铸造工艺过程

福州开元寺铁佛是国内外现存最大的古代铁佛,古代工匠采用怎样的铸造工艺技术,亟待深入研究。根据观测和分析认为,为了将一段方柱铸接在其内腔,古代工匠对这尊大佛采用了分铸法的铸造方式。生铁表面的莱氏体组织和相成分是大佛具有良好腐蚀防护的材料基础,也说明当时所采用的熔铸温度很低。干泥浆和芯撑的存在,表明大佛可能采用了泥范铸造工艺;通过对内表面条纹和疤痕等的观察,表明古代工匠可能采用了异常复杂的浇铸系统,一次性完成主体结构的整铸成型。可以认为,古代工匠大致通过10个主要的铸造工艺程序,最终制成巨型金身佛像。

陕西韩城芝川古代冶铁遗址初步考察

韩城芝川古代冶铁遗址位于陕西省渭南市韩城芝川镇芝西村,遗存面积超4000 m^(2),考古年代为西汉。科研团队对该遗址开展冶金考古田野调查并采集到炉渣、陶片等遗物,使用扫描电镜及能谱(SEM-EDS)、金(矿)相显微观察等手段对采集到的18个冶炼遗物进行成分分析和显微结构观察。结果表明,16个炉渣为硅钙铝系高钙低铁炉渣,基体主要为玻璃相、偶见铁橄榄石,其产品是生铁,应为生铁冶炼炉渣。1个炉渣为高铁渣,以浮氏体为主、间有铁橄榄石和极少量玻璃相;1个样品的块状金属为熟铁,很可能为生铁炒钢的遗物。该遗址主要是生铁冶炼遗址,同时进行炒钢冶金活动,是迄今发现陕西渭南地区最早的生铁炒钢遗址。

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。

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。

基于凝固过程电导率变化的球墨铸铁球化效果预测方法及装置

石墨形态对铸铁力学性能具有重要影响,炉前快速预测铸铁石墨形态对于提高铸件质量和生产效率具有重要意义。本文根据电磁感应原理,设计了一款基于凝固过程电阻率监测的铸铁石墨形态预测方法及装置,采用环形试样和电磁信号传感器同时获取熔体凝固过程电阻率及温度变化信号,以电磁参数评价石墨形态。预测装置包括铸铁熔体取样器、电磁信号传感器、高速信号采集模块、FPGA信号处理模块等硬件单元,软件采用Verilog语言编程。通过试验建立了铸铁石墨形态与电磁参数的相关性模型。

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。

航空发动机用摩擦副CrMo铸铁/38CrMoAlA瞬态磨损-摩擦热耦合仿真分析

为探究航空发动机用摩擦副CrMo铸铁/38CrMoAlA的摩擦磨损特性,利用ANSYS有限元软件建立了面-面接触的摩擦副模型,开展了瞬态磨损-摩擦热耦合仿真分析,阐明了摩擦副的磨损性能演化规律。仿真计算发现,静环-CrMo铸铁摩擦面的外径侧温度和体积磨损量较高。接触压力对摩擦应力的影响更为显著,在接触压力为0.02~0.10 MPa,摩擦线速度10~30 m/s时,体积磨损量随接触压力的增大而增大,随摩擦线速度的增大而减小。体积磨损率的计算值与实验值有相同的变化规律,且数值差异较小,说明磨损模型能较好预测摩擦副的磨损情况。

山西翼城冶南汉代冶铁遗址初步调查

冶南遗址位于山西省临汾市翼城县冶南村,面积约1.2 km^(2),考古年代为西汉。采用X射线荧光分析仪(EDX)、扫描电镜及能谱分析仪(SEM-EDS)、金(矿)相显微镜等对冶南遗址采集的6个炉渣和2个金属铁块进行了基体成分和显微组织检测分析。结果表明,6个炉渣样品为硅钙铝系低铁渣;2个铁块样品为熟铁,可能是生铁炒钢产品。判断该遗址为生铁冶炼遗址,同时也是生铁炒钢遗址。该遗址是目前山西地区确认的第一处大型生铁冶炼及炒钢的汉代官铁遗址。

可锻铸铁连接件铸造工艺的优化研究

可锻铸铁连接件广泛应用于工业领域和公共交通领域,与其他材质的连接件相比,具有性能优良、易于拆卸等优点。但目前可锻铸铁连接件生产质量不稳定,合格率不能满足要求,存在砂眼、裂纹等缺陷问题。本文针对可锻铸铁连接件进行了铸造工艺设计,应用ProCAST有限元软件对连接件铸造宏观过程进行了数值模拟。通过模拟铸件的充型及凝固过程,获得了浇注时间和浇注温度等工艺参数对铸件质量的影响规律,优选出了合理的工艺条件。同时,对铸件凝固过程的应力、应变情况进行了模拟分析,确保铸件在所选工艺条件下不会因应力过大导致裂纹产生。通过优化工艺条件,使产品实际生产的合格率由原85%提高至95%以上。

河北平山战国冶铁遗址初步调查

平山战国冶铁遗址位于河北省石家庄市平山县北白家岸村西侧,面积约47000 m^(2)。2022年7月对该遗址进行田野调查并获取炉渣、炉壁等冶金遗存。采用X射线荧光光谱分析仪(EDX)、扫描电镜及能谱分析(SEM-EDX)、金(矿)相观察等科学试验方法,对10个炉渣等样品进行检测分析,结合炉渣的化学成分和显微组织讨论该遗址的冶炼性质与技术特征。结果表明,该遗址为冶铁遗址,技术类型为生铁冶炼,炼铁渣属于钙硅铝系高钙炉渣。

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。

宽幅温度和应力范围下蠕墨铸铁的蠕变试验及本构模型对比研究

随着发动机功率密度的增加,气缸盖在运行过程中所承受的温度和应力也增加,因此蠕变损伤预测需要考虑准确的蠕变本构模型和参数。针对蠕墨铸铁(Compacted Graphite cast Iron,CGI)气缸盖大范围的温度和应力工作条件,开展温度450~550℃、试验应力100~300 MPa条件下的CGI蠕变试验,进行表征宽幅温度和应力下CGI最小蠕变速率的蠕变本构模型对比研究。研究表明:与较小的温度和应力范围相比,在宽幅条件下CGI更容易发生蠕变损伤,且温度相比应力更能促使CGI发生蠕变变形;分别基于Norton⁃Bailey幂律模型、Garofalo双曲正弦模型和变形机制的真应力(Deformation Mechanism⁃based True Stress,DMTS)模型,结合多目标优化方法,构建了CGI蠕变本构模型。其中,基于DMTS模型的CGI蠕变模型有73%的预测值在两倍误差范围内,吻合效果在三种模型中为最佳。

基于ABAQUS的刀具几何参数对铣削HT250铸铁变截面涡旋盘的影响

由于变截面涡旋盘加工比较复杂,且加工精度要求高,需考虑刀具几何参数。开展HT250铸铁变截面涡旋盘高速铣削仿真,研究刀具几何参数对其的影响,并通过试验加工出变截面涡旋盘实体;构建由三段基圆渐开线组成的变截面涡旋盘数学模型,建立三维铣削模型和简化后的二维铣削模型,基于ABAQUS软件分析加工时刀具前角、后角和钝圆半径对铣削力和铣削温度的影响规律,得到不同刀具几何参数的铣削应力云图和铣削温度分布云图。通过刀具几何参数对变截面涡旋盘铣削力和铣削温度影响规律的研究,为选择合理的刀具几何参数提供依据和参考,便于提高变截面涡旋盘加工精度。