关 键 词：

冷却 速度 对于 结构 以及 变形 合金 耐磨 铸铁 力学性能 影响

资源描述：

冷却速度对结构和热变形低合金耐磨铸铁力学性能的影响,冷却,速度,对于,结构,以及,变形,合金,耐磨,铸铁,力学性能,影响

内容简介：

Vol. 25 , Suppl . , Dec . 2007 , p . 258中国稀土学报25卷，增刊.12月.2007，P.258冷却速度对结构和热变形低合金耐磨铸铁力学性能的影响 刘剑平 1 李丽霞2（1.环境与化学工程学院，燕山大学，秦皇岛066004，中国；2.建筑材料系，河北职业技术建筑材料学院，秦皇岛066004，中国）摘要冷却速度对结构及40%低合金耐磨热变形后力学性能的影响主要进行的研究有：铸铁金相，扫描电子显微镜和检测性能。研究结果表明，铸钢变形后，其粒状碳化物在冷却过程中，随冷却速率的提高，硬度明显提高，因此，更好的机械特性研究将在空气中冷却（冷却速率约为7*s)，基于此种原因和结构的变化，对钢的力学性能进行了分析。Key words: hot deformation; low alloy wear resistance cast iron; cooling rate; structure and mechanical properties ; rare关键词：热变形；低合金耐磨铸铁；冷却速度；结构和性能CLC number: TG142. 22 Document code: A Article ID: 1002- 0721( 2007) - 0258- 04 1 引言 低合金耐磨铸铁已广泛应用于冶金，田野的水泥石沙由于其高的硬度和良好的耐磨性。但是由于网状分布的碳化物，该材料具有较低的延展性。一些研究发现，热塑性变形可以打破碳化物网状E提高综合力学性能高脆性材料13。，但作品做了一点热变形过程的研究，材料的组成与结构46。热塑性变形后，冷却速率对物质结构与性质有很大的影响，但很少有关它的论述。另外，改进钢的综合性能可以通过添加稀土（RE）。由于稀土能改变碳化物的形态，细化晶粒，净化和强化晶界等79。为了提高铸铁的机械性能，在这项研究中，冷却速度对结构和低合金耐磨铸铁稀土变形的力学性能影响的讨论。2 实验 测试材料-低铬铸铁的耐磨性，测试材料的化学成分（质量分数，%）为2.01C，0.66Si,0.58Mn, 3. 08Cr, 0. 032P ,0. 030S.样品:在中频感应炉熔250公斤原料制备的铁离子，钢和铁-铬合金.当金属液温度达到1400时，添加脱氧剂铝，添加量为0.23%，然后用金属干砂模铸造，获得铸铁样品尺寸为60mm*100mm。样品在电阻炉中加热到100040分钟，然后用400公斤空气锤进行单向压缩，变形量达到40%。在此之后，变形的样品在不同冷却速度下冷却：（1）淬火1.0% SST 101，回火2002小时；(2）强制空气冷却（鼓风机吹）到室温和回火5002小时；（3）空冷到室温和回火5002小时；（4）850炉冷到室温。冲击韧度试样（10mm*10mm*55mm）从样品空白的垂直变形方向和铸造变形的方向切断。冲击试验和硬度试验，分别进行了JB-30B冲击试验和HR-150型硬度试验，显微组织和标本嵌塞形貌在NEOPHOT21光学显微镜和KYKY-1000B型扫描电子显微镜观察。碳化物的含量进行了计算计数。然后将形状因子10（SF）碳化物的计算由下式SF= 20.3Z/p，其中Z是晶格的数量，P是网络线和结构的交叉点的数量。碳化物的形状因子用于表示碳化物的分布，较大的SF时，均匀的碳化物分布。3 结果与讨论3.1微观结构从图1，可知，样品中碳化物以连续网的形式分布。变形后，网状碳化物被分解，并在独立质量的形式分布。由于冷却速度的不同，存在于结构是不同的，样本的结构（SST101冷却）由破碎碳化物，几个粒状碳化物和回火马氏体组成，并且样品与其它冷却速率的结构由破碎碳化物，相当多的粒状碳化物和珠光体组成。为了冷却速度从快度到慢度是SST101冷却，强制空气冷却，空气冷却，和炉内冷却，为此，更快捷的冷却速度，就越少的粒状碳化物量生成。但是，碳化物的形状因数的增量是不很明显，如图2。e3.2硬度从图4中可以看出，冷却速率对硬度影响很大。样品SST101冷却的硬度是最高的，并且炉冷是最低的，这是由于结构的差异，样品的基质SST101冷却是马氏体，但其它是珠光体。3.3冲击韧性样品变形后的冲击韧性高明显高于铸态试样的。变形后的冷却速度对冲击韧性，散热效果率降低，以及少许增加冲击韧性值，但效果并不明显，如图所示图4。 图1微观结构 根据不同的冷却方法低铬铸铁的耐磨性 （a）铸态;（b）强制风冷;（c）炉冷 图2用不同冷却方式，粒状碳化物沉淀 图3空冷SEM下试样的形貌及硬质合金形状因子的量图4冷却方法和试样的力学性能的关系3.4讨论 热变形导致大量的缺陷，例如位错形成奥氏体。在这些地点，粒状碳化物容易析出11。在冷却过程中，溶解在奥氏体中的碳原子将以粒状碳化物的形式存在。较慢的冷却速度，碳原子更充分地扩散和更多的以粒状碳化物的形式存在。当冷却速度过快，碳原子没有时间扩散，将以马氏体形式存在。因此，SST101冷却样品的粒状碳化物量最小，硬度的值最大。对于冲击韧性，碳化物在铸型标本以持续性的形式，、破坏了连续性矩阵。冲击下，碳化物容易集中在硬质合金尖，导致裂纹，则裂纹沿关节和矩阵之间延伸，而导致脆性断裂。热变形后，网状碳化物变成孤立，然后将基质连续性的被保护。它增加了对冲击的缓冲作用，降低压力浓度，并提高了韧性。如图5所示，铸造冲击断口形貌属于典型的脆性断裂，影响断裂形态变化小，显示部分裂解半随机的方法来冷却样品，它出现撕毁范围，因为塑性变形发生在一些急速的地方。这表明，影响对韧性的主要因素是外形和碳化物的结构分布，但冷却速度影响相对较小。对冷却速度的影响韧性由于不同的结构可以通过不同的冷却速率而获得。 此外，除稀土元素在一定程度上，可以减少杂质的量，改变碳化物的形态，细化晶粒和加强晶界等，这对改善铸铁的机械性能有帮助。 一般来说，热变形后冷却速度与结构和性能有很好的对应关系。低合金的耐磨损性铸铁用于耐磨性的材料，所以它被要求具有更高的硬度和韧性。从实验结果和实践工作条件（包括经济条件等）来看，变形后最好的散热方法是强迫风冷，采用铸造样品进行比较。变形样品的硬度和冲击韧性的增加值约在7.45和95.79之间。 图5影响断裂形态的图样 （一）铸态;（二）强制风冷4 结论1）热变形后低合金耐磨损性铸铁，在其网状碳化物被打破，粒状分布，粒状碳化物析出，并且快速冷却速度，越少的粒状碳化物析出。2）通过迫使空气冷却得到的低合金的耐磨损铸铁，其韧性依赖于形状，大小和碳化物的分布，热变形低合金耐磨性铸铁有较好的综合机械性能，与铸造样品相比，变形样品的硬度和冲击值韧性提高了约在7.45和95.79之间。 参考文献1 Chakrabarti AK.Hot forging of white cast irons J .Trans Indian Institute of Metals , 1980,33(6):467.2 Liu Jianhua , Zhang Ruijun. Effect of hot deformation on dynamics of thermal fatiguecrackcs propagation in high C-Cr wear resistant cast steel J . Journal of Rar Earths,2006,24(Suppl.):300.3 Li Woguang.The influence of forging on the structure and properties of some manganese white cast irons J .Cast Metals , 1989, 12( 2) : 62.4 Yu Cuiyan, Liu Jianhua, Chen Hua, Lin Hongyan, XuTao. Formation and growth of granular carbides in multiple alloying wear resistant cast iron containing RE through hot deformation J . Journal of Rare Earths ,2005, 23( Suppl.):493.5 Sun Aixue, Zhou Huihua, Wu Yigui. The plastic working of white cast iron and its mechanism J . Iron and Steel , 1994, 29( 3) : 53.6 Xing Shuming, Liu Jianhua . The behavior of carbide in white cast iron during hot deformation J . Iron and Steel , 1995, 30( 2) : 58.7 Yu Shichang , Zhu Qiuhua, Wu Shenqing . Microstructure of steel 5Cr21M n9Ni4N alloyed by rare earth J .Journal of I ron and Steel Research , 2006, 13( 20) : 40.8 Yu Shichang, Wu Shenqing , Gong Youjun. Grain growth behavior of 5Cr21Mn9N i4N steel micro- alloyed by rare earth J . Jour nal of Rare Earths , 2006, 24( 1) :120.9 Li Chunlong, Wang Yunsheng, Chen Jianjun. Effects of rare earth on structure and mechanicam properties of clean B-Nb-RE steel J . Journal of Rare Earths ,2005,23( 4) : 470.10 Qin guoyou. Quantitative Metallography M.Chengdu: Sichuan Science and Technology Press,1987.57.11 Shong Xumeng , Ren Liping. A study on precipitation induced by high temperature deformation of high speed steel J . Metal Science & Technology , 1989, 8 ( 1) :27. Liu J Petal . Effect of Cooling Rate after hot Deformation on Low Alloy Wear Resistance Cast iron261刘剑平)1* , 李丽霞)2(1. 66004, . of of of of of as a e #). of A 1002- 0721(2007)- 0258- 04so on to to of 3, a of 6. of In of be by E) E of 9. To of on of E of %) . 01C, 0. 661580. 032P . 030S. by in a 250 as of e , as 23%, in 60100mm in 000 e 0 00 kg 0%. (1) 0% 00 e h; (2)to 00 e h; (3) 00 e h; (4)50 e to 101055mm,no to of F 25, , 2007, * 2007- 05- 10; 2007- 06- 151963- ), of by of by 0 is of of of is of 1, it be in of in to of a of of a of In to of is it 3), it be of in of is in of . 1in of is of in of is be 4 on is to of is is of is of on of a is of a) (b) (c) of of of et in a in At is to 1. in is to in to of in in to in of in to is on of of of by it up in It of in is of to be by of of of so on in to of is so it is As is of is . 45% is in it is 5 of a) (b) F 2007 2. on of of