d5s高镍奥氏体球墨铸铁材质及铸造工艺研究

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1、上海大学硕士学住论文摘要高镍奥氏体球墨铸铁(简称高镍球铁)是一种含Ni元素在13％～38％范围内的一种合金奥氏体铸铁。根据美国材料检验学会(ASTM)标准，D．5S系列高镍球铁含镍量为34％--38％；这种高镍铸铁的金相组织为含有少量碳化物的奥氏体基体上分布球状石墨。由于基体组织为奥氏体，所以这种材料具有较好耐高温性和抗腐蚀性，并具有一定的耐磨性；在国外已经开展了大量的研究并广泛的应用于燃气涡轮发动机、涡轮增压器壳体、泵体等耐热部件中。但是，在国内由于缺镍而很少对高镍球铁的铸造性能与工艺进行研究，尤其是D-5S系列含镍量较高的铸铁。为了达到自主开发

2、与制造高镍球铁铸件，减少成本的目的，我们对D．5s高镍球铁的铸造性能与工艺进行了研究。针对D．5S高镍球铁的金相组织要求，我们须考虑两个问题：1)镍是贵重金属，同时也是保证高镍球铁基体组织为奥氏_体的重要因素。这就要求在确定化学成分时候，不能只注重镍元素对球墨铸铁组织性能的影响，同时还要考虑到降低成本。2)另外一个重要因素就是石墨形态。在进行球化孕育处理的时候，需要选择合适的球化剂、孕育剂及其加入方式等处理工艺。由于高镍球铁的熔炼温度较高，合金元素较多，这对球化孕育处理工艺有很大的影响。根据我们的实验分析和研究，得到以下结论：11D一5S高镍球铁化

3、学成分含量对石墨形态的影响很大，尤其是C、Si、Ni三元素；其中Ni元素含量为13％以上即可满足基体为奥氏体的要求。但是综合C、Si、Ni对高镍球铁组织性能的影响和降低成本以及针对课题要求，得到较为合适的成分为：C：1．69～1．87％，Si：4．8～4．9％，Ni：34．5～35．5％：21D．5S高镍球铁合理浇注温度应为：1450℃左右，过热温度16004C左右：过低或过高都容易出现铸造缺陷。3)高镍球铁进行球化处理时，球化剂采用Ni—Mg合金球化剂比传统的Mg合金球化剂的效果要好；采用坑内冲入法(Tundish)，加入比例为1．1％左右；能够

4、得到圆度较好的石墨球。另外我们看到球化衰退一般在上海太擘硕士学位论文4～6分钟后发生(实验室条件下)。4)继球化处理过后，进行0．4％含Sr,75％SiFe孕育剂包内孕育和O．15％的含Zr,75％SiFe孕育剂瞬时孕育；能够达到预期的孕育效果，减少碳化物的形成。同时，我们对高镍球铁的铸造性能也进行了试验分析，主要包括：流动性、收缩率、截面敏感性及动态凝固特性：并试制出合格的涡轮增压器壳体。关键词：高镍奥氏体球墨铸铁，涡轮壳体，铸造性能。铸造工艺，球化，孕育，热分析，动态凝固特性．上海大学硕士学位论文ABSTRACTDuctileNi—resist

5、castironisonekindofalloyedausteniticcastironscontainingNickelelementthatrangedfrom13percentto38percentinweight．AccordingtoASTM(Associationofstandardtestformaterial)，D一5SseriesofductileNi-resistcastironcontainsNickelelementinrangefrom34percentto38percentinweight，whichfinetextur

6、eisconsistedofmatrixaustenitewithlittlespheroidalgraphiteandsmallamountofcarbidewithinit．Becauseofthematrixaustenite，thiskindofmaterialtakesonsomeperfectperformanceespeciallyinresistancetoelevatedtemperatureandcorrosionresistance；meanwhile．t11ismaterialhasbeenstudiedandusedint

7、hermalpartsinforeignindustrysuchasgas—turbineengine，turbinesupercharginghousingsandbodiesofpump．However,wehavehardlycarriedoutanyresearchaboutsuchmaterialinourcountry．especially。D·5Sseriescastiron谢mllighnickelelementinweight，Thereby,wesetouttoresearchfoundrypropertiesandcastin

8、gtechnologyforD-5SseriesductileNi—resistcastiron，inorderthatw