鉻對高蠕化率中硅鉬蠕鐵組織和高溫抗拉強(qiáng)度的影響.pdf

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1、材料·工藝MateriaI&TechnoIogy鉻對高蠕化率中硅鉬蠕鐵組織和高溫抗拉強(qiáng)度的影響解騏鳴，曲迎東，(沈陽工業(yè)大學(xué)，高民強(qiáng)，李廣龍沈陽110870)摘要：高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵在急冷條件下的耐熱疲勞性能優(yōu)良，但高溫抗拉強(qiáng)度較低，通過在高蠕化率中硅鉬蠕鐵中添加鉻，研究鉻對高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵的高溫抗拉強(qiáng)度的影響。研究結(jié)果表明，隨鉻加量的增加，導(dǎo)致珠光體和碳化物的含量增加，使基體在共析轉(zhuǎn)變過程中析出的石墨量減少，導(dǎo)致基體中蠕蟲狀石墨量減少，在800CC條件下的抗拉強(qiáng)度得到明顯的提升。含鉻量0．71％的中硅鉬蠕鐵抗拉強(qiáng)度比不含鉻的普通

2、中硅鉬蠕鐵提升了12％。鉻含量的增加，使鉻在鐵液凝固過程中形成的偏析量增加，促進(jìn)碳化物形成，同時(shí)在碳化物周圍鉻的富集區(qū)增加，珠光體和碳化物并存出現(xiàn)。關(guān)鍵詞：中硅鉬蠕鐵；鉻；高溫抗拉強(qiáng)度中圖分類號：TGl43．49；文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A；文章編號：1006—9658(2016)03—0024—03DOI：10．3969門．1ssn．1006—9658．2016．03．0070前言中硅鉬蠕墨鑄鐵作為一種常見的耐熱蠕墨鑄鐵材料在汽車領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，是汽車發(fā)動機(jī)排氣歧管的理想材料?。常規(guī)中硅鉬蠕墨鑄鐵蠕化率控制在50％左右，其具有一定的耐熱疲勞性能及優(yōu)良

3、的抗氧化性能，可以使其在800℃的工作環(huán)境中長時(shí)間丁作[2。]，但其在高溫急冷條件下的耐熱疲勞性能較低，而高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵在急冷條件下的耐熱疲勞性能較好【4。5】，但蠕化率的增高，導(dǎo)致中硅鉬蠕墨鑄鐵高溫抗拉強(qiáng)度降低。所以如何改善高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵高溫抗拉強(qiáng)度是本次研究的重點(diǎn)。本文通過在高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵中添加鉻元素來改善其高溫抗拉強(qiáng)度№】，并結(jié)合基體組織變化，分析鉻對高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵高溫抗拉強(qiáng)度的影響[7】。1成分與工藝基金項(xiàng)目：罔家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51274142)；沈陽市科技攻關(guān)刪{口(Fl3—036—2—00

4、)收稿日期：2015一ll一27稿件編號：1511—1138作者簡介：解騏嗚(199(卜)，男，在讀碩士，從事鑄造合金中硅鉬蠕墨鑄鐵與石墨畸變領(lǐng)域的研究1二作；通信聯(lián)系人：曲迎東，博Jj生導(dǎo)師．1．1成分中硅鉬耐熱蠕鐵排氣歧管的成分如表1所示，cr的添加明顯增加鑄鐵白口傾向，所以鉻的添加要適量，因此cr的添加控制在0．40％～0．70％。本文根據(jù)蠕鐵中鉻元素含量的不同分成3種，這3種方案的化學(xué)成分檢查結(jié)果如表2所示。表l中硅鉬耐熱蠕鐵排氣歧管成分元素CSiMnSPMo含量3．0～3．63．9～4．3<0．3

5、表23種方案的化學(xué)成分編號CSiMnSPMoCrl3．2l4．150．130．0110．0250．540．023．194．19O．150．009O．02lO．550．4233．324-220．140．()()80．0220．560．7l1．2蠕化T藝實(shí)驗(yàn)采用50埏中頻爐熔化生鐵、廢鋼，待其溶化完全后在l300℃左右加人鉬鐵、鉻鐵、硅鐵。蠕化劑采用稀土鎂鈣蠕化劑，蠕化劑加入量為0．45％～0．50％，采用75SiFe孕育劑孕育，孕育劑加入量為O．4％，出鐵溫度控制在l500～l550℃之間，澆注溫度控制在為l380～1450℃，蠕化處理采用堤

6、壩式包底沖人法，孕育劑要均勻鋪滿蠕化劑表24eFMT中國鑄造裝備與技術(shù)3／2016MateriaI&Technology材料·工藝面。2試驗(yàn)結(jié)果與分析2．1金相組織圖1所示是3種方案的金相組織。從圖中可以看出蠕化率均控制在95％以上，蠕化效果良好，蠕化工藝穩(wěn)定。對比3組組織圖，可以看出隨cr的添加量的增加，蠕化率不發(fā)生變化，蠕蟲狀石墨含量減少。說明Cr的添加阻礙石墨化進(jìn)程，使含鉻量0．71％的高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄鐵組織中蠕蟲狀石墨含量最小。對比3組基體圖，可以看出含鉻量O．71％的高蠕化率中硅鉬蠕墨鑄基體中主要全部以鐵素體為主，珠光體含量最

7、低僅占基體的5％，并且基體內(nèi)碳化物量也最低，隨cr的添加，基體中珠光體和碳化物明顯增加，加入0．71％的Cr后，基體組織中珠光體和碳化物比例最高占基體的15％，說明鉻元素的添加具有促進(jìn)珠光體與碳化物的形成。：a)禽鉻量0．oI)％的巾硅鉗蠕鐵組織圖和璉體圖(蠕化率95％；5％珠光體)：h)禽鉻量0．42％的中硅鉬蠕鐵組織圖和基體罔(蠕化率95％；8々珠光體)如圖2所示為3種不同含鉻量的中硅鉬蠕鐵碳化物與珠光體組織圖，隨鉻添加量的增加，珠光體與碳化物含量增加的同時(shí)，碳化物形態(tài)也隨之改變，碳化物長大，碳化物分支增多，碳化物分布范圍增加，同時(shí)珠光

8、體均勻包圍在碳化物周圍，珠光體的分布形態(tài)與碳化物類似。圖2不同含鉻量的中硅鉬蠕鐵中碳化物與珠光體組織圖如圖3所示為碳化物和珠光體能譜，碳化物和珠光體中鉻含量較多，同時(shí)鉻在鐵液凝固