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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

Mo含量对空调滑片用球墨铸铁组织与性能的影响

研究了含钼量和等温淬火温度对含碳化物等温淬火球墨铸铁(CADI)显微组织和力学性能的影响。结果表明,随着Mo含量增加,铸态球墨铸铁中石墨数量减少,珠光体数量和碳化物数量增多,碳化物形貌逐渐从弥散分布的细小块状转变为粗大的块状或者长条状;5种Mo含量的等温淬火态CADI试样的组织都为针状铁素体、球状石墨、碳化物和少量残余奥氏体。等温淬火温度为275℃时,随着Mo含量的增多,针状铁素体数量不断增多,而残余奥氏体含量不断减小,CADI试样的室温冲击功先增加而后减小,洛氏硬度逐渐增大,平均磨损量和磨损率逐渐减小。随着等温淬火温度的升高,含0.43%Mo的CADI试样冲击功升高而洛氏硬度减小,平均磨损量和磨损率增大。空调滑片用球墨铸铁适宜的Mo添加量为0.43wt%,等温淬火温度为275℃。

球墨铸铁表面激光熔覆层的组织及耐腐蚀性能研究

目的解决用于乏燃料贮运的球墨铸铁筒体容器因内壁腐蚀导致服役寿命短的问题,提高球墨铸铁表面的硬度及耐腐蚀性能。方法利用送粉式激光熔覆技术在球墨铸铁表面制备4种不同组分的316L不锈钢、Ni625合金、410L不锈钢及NJ30合金熔覆层。采用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电子显微镜、能谱仪表征熔覆层的微观组织、物相组成、元素分布及腐蚀形貌。借助显微硬度计、电化学工作站测试熔覆层的显微硬度及耐腐蚀性能。结果4种合金熔覆层均成形质量良好,无裂纹及明显的气孔缺陷,并与基体形成了良好的冶金结合。熔覆层底部至顶部出现相似的组织形态,但晶粒尺寸存在较大的差异。316L、Ni625、410L及NJ30显微硬度显著高于基体,分别为基体的1.74、1.92、2.35及2.4倍,熔覆层内部固溶体及硬质相的生成是提高硬度的显著因素。在3.5%的NaCl溶液中,4种熔覆层的耐腐蚀性由好到差为316L、Ni625、410L、NJ30。腐蚀形貌显示,316L及Ni625熔覆层在电化学测试环境下具有良好的抗腐蚀性能。结论316L及Ni625合金熔覆层具有良好的综合性能,适用于提高大型球墨铸铁容器的表面改性。

高铬铸铁叶片堆焊工艺研究进展

高铬铸铁因良好的耐磨损、强度、韧性及抗高温、耐腐蚀性能,常被应用于抛丸机叶片、大型挖泥泵叶轮、水泥球磨机耐磨衬板等受磨损冲击的器件,通常采用堆焊工艺对高铬铸铁工件的磨损表面进行修复,以延长其使用寿命,降低制造新工件时产生的资源消耗。本文综述了高铬铸铁叶片堆焊过程中焊接电流、层间温度、冷却条件等工艺参数对高铬铸铁堆焊层组织结构、晶粒大小的影响,讨论了钒、钛、铌、稀土纳米颗粒等合金粉末及由合金粉末制成的药芯焊丝对高铬铸铁堆焊层组织成分、组织结构的影响,对比了现有传统堆焊工艺缺陷,指出了堆焊加工工艺未来发展的方向。

TiC对亚共晶高铬铸铁堆焊合金组织及磨损性能的影响

农机触土部件在作业过程中会受到土壤中沙石、杂草、植物的秸秆、根茬及其他有机质物体的磨损和冲击,极易发生失效报废。为解决农机触土部件耐磨性差、使用寿命短等问题,采用药芯焊丝电弧焊的方法在Q235钢基体上进行堆焊,制备含TiC的亚共晶高铬铸铁堆焊耐磨层。通过金相显微镜、洛氏硬度计、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、能谱仪(EDS)、MLS-225型湿式橡胶轮磨粒磨损试验机和自制叶轮-滚筒冲击磨损试验装置,分析原位合成TiC和粉芯中直接添加TiC两种方法对亚共晶高铬铸铁堆焊合金微观组织、硬度、抗磨粒磨损性能及抗冲击磨损性能的影响。结果表明:耐磨堆焊合金主要由γ-Fe、α-Fe、M_(7)C_(3)和TiC组成,TiC的加入细化了组织中的先析出奥氏体,使得堆焊层宏观硬度增加,磨粒磨损后共晶碳化物的开裂和剥落现象减少,冲击磨损表面材料的脱落减少,磨损失重降低。TiC可以显著提高堆焊合金的抗磨粒磨损性能和抗冲击磨损性能,其中原位合成方式添加TiC的堆焊层性能更加优异,可为TiC在农机触土部件耐磨涂层中的研究和应用提供参考。

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。