含镍低铬铸铁磨球的成分优化和磨蚀机理

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1、摘要论文题目：含镍低铬铸铁磨球的成分优化和磨蚀机理专业：材料加工工程研究生：侯锦岭指导教师：谢敬佩教授王文焱副教授摘要本文通过利用含镍铸铁原材料研制抗腐蚀磨损的耐磨铸铁。在普通低铬铸铁中加入Ni等合金元素，通过调整C、Cr含量，熔炼了15种不同成分的低铬铸铁。以碳含量不同分为三类，分别为低碳（1.8%）、中碳（2.4%）、高碳（3.2%），然后在每组碳含量相同的铸铁中加入不同含量的Ni，研究Ni对低铬铸铁机械性能和耐磨性等的影响。采用三种不同淬火温度对此类铸铁进行淬火处理，随后进行低温回火处理。利用HR-2150A型洛氏硬度计和JB-30A冲击试验机对材料力学性能

2、进行测定，借助扫描电镜、能谱仪、X射线衍射仪、透射电镜等仪器研究了化学成分和热处理工艺对试验材料微观组织的影响。最后通过MCF-30型冲蚀腐蚀试验机模拟湿式磨球工作环境，对试验材料的冲蚀磨损性能加以研究。通过分析不同热处理工艺下试验材料力学性能的差别，对比了不同化学成分试验材料的组织和力学性能，优化了化学成分。结果表明，化学成分为C3.2%、Mn0.5%、Si0.8%、Cr2.8%、Ni0.9%的含镍低铬铸铁，经过960℃风冷后再经2250℃回火处理机械性能良好，硬度达到HRC55，冲击韧性αk达到11J/cm。在该种热处理工艺条件下，Cr与Fe、C形成(Fe,C

3、r)3C型合金碳化物分布较为均匀，起到了较好的抗冲蚀磨损作用。通过冲蚀磨损试验研究了含镍低铬铸铁和高铬铸铁的耐磨性，并对两类试验材料的磨损加以比较。分析了冲蚀角、酸性等对低铬铸铁冲蚀磨损性能的影响。通过对其微观组织和冲蚀形貌进行分析，总结了含镍低铬铸铁的磨损规律。数据表明，含镍低铬铸铁的磨损曲线类似于“M”形，弱酸（pH=3）砂浆中，在30°冲蚀角下有一明显峰值，45°冲蚀角下磨损量比30°冲蚀角时稍许降低，最大磨损量出现在60°冲蚀角。但当冲蚀角α=45°、60°时，含镍低铬铸铁有较好的相对耐磨性，最优成分试样的磨损量稍低于高铬铸铁。在低廉成本的前提下，含镍低铬

4、铸铁表现出了优异的耐磨性，这对实际工况中的选材和生产提供了很好的理论依据。运用扫描电镜和能谱仪对磨损形貌进行分析，总结了含镍低铬铸铁的冲蚀磨I摘要损机制。该类铸铁主要表现为选择性冲蚀磨损，即硬度较低的基体先被砂浆冲掉，随后使得碳化物严重地凸出于基体表面之外。这种严重凸出的碳化物很容易被后来的磨料冲击掉，于是进一步显露出新的基体表面，在新的基体表面上开始了新一轮的磨损。在较低冲蚀角（α<30°）下，冲蚀形貌主要表现为显微切削和部分犁沟变形；高冲蚀角（α>45°）下，冲蚀形貌则以冲蚀坑为主。关键词：低铬铸铁，高铬铸铁，冲蚀磨损，冲蚀角，冲蚀形貌论文类型：应用研究II摘

5、要Subject:OptimizationofCompositionandAbrasionMechanismofLowChromiumCastIronContainingNickelSpecialty:EngineeringofMaterialsProcessingName:HOUJin-lingSupervisor:Prof.XIEJing-pei&AssociateProf.WANGWen-yanABSTRACTAnticorrosionandantiwearcastironisdevelopedbyusingcastironrawmaterialsconta

6、iningNickelinthispaper.Byaddingnickelelementinthecommonlow-chromiumcastironandadjustingitscarbonandchromiumcontents,15kindsoflow-chromiumcastironwithdifferentcomponentsweremelted.Threetypesweredividedandnamedlow-carbon(1.8%),middle-carbon(2.4%)andhigh-carbon(3.2%)respectively,thenbyad

7、dingnickelofdifferentcontentstoeverytypeofthiscastironsoastostudytheinfluenceofnickelcontentonthemechanicalpropertiesandwearresistanceoflow-chromiumcastiron.Threekindsofquenchtemperaturesandlowtemperaturetemperinghavebeenadoptedforthiscastironsubsequently.TheHR-2150Arockwellhardnesste

8、stera