大功率船用柴油机活塞环材料组织与性能的研究

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1、目录学号：05060213文摘：船舶工业是海军舰船装备的保障，也是国民经济和国防建设的战略性产业之一，而活塞环则是船舶柴油机燃烧室中的一个关键零件，其性能的好坏直接影响了这些机器的工作效率及工作质量。目前我国仅能生产少量技术含量不高的活塞环材料，一些先进二冲程船用B＆W柴油机，所用的活塞环材料均为国外进口，随着国内船舶行业发展势头的快速进步，船用柴油机的产量也逐年加大，进口成本越来越高，所以开发试制国外企业标准的大功率船用柴油机活塞环材料具有一定的实用价值。本课题在分析研究国外进口活塞环材料组织与性能的基础上，研制了两种特种铸铁活塞环材料。经分析可知，两种国外进口活塞

2、环材料均为合金铸铁，其中合金灰铸铁活塞环材料的片状石墨较粗、长，基体组织为98％的珠光体、少量铁素体及磷共2晶，力学性能中以弹性模量较为突出，达158kN/mm；合金蠕墨铸铁活塞环材料的石墨形态为95％以上的蠕虫状及少量团状，基体组织为珠光体、少量铁素体及磷共晶，力学性能介于国内的灰铸铁材料与球墨铸铁材料之间。在研制合金灰铸铁材料时，从石墨的形核规律出发，推断出硅的含量在石墨初期形核期间起较大作用，所以通过改变孕育剂（75FeSi）的含量及铸件的壁厚以达到改变石墨形态及分布的目的。经实验证明，孕育剂含量越多，片状石墨的数量越多；铸件壁厚越厚，片状石墨越粗、长。当孕育剂

3、含量为0.2％，铸件壁厚为30mm时，石墨呈ⅠA型4级，基体为98％的珠光体、少量铁素体及磷共晶。经过680℃的退火热22处理后，铸件抗拉强度为375N/mm，杨氏模量为126kN/mm，抗弯强度为5802N/mm，布氏硬度为224HBW10/3000。在研制合金蠕墨铸铁材料时，从蠕虫状石墨的成形原理出发，推断出球化元素稀土及镁对石墨形态起决定性作用，并从蠕虫状石墨的表面形态、石墨的生长方向等，推断出蠕墨铸铁的基体有着强烈形成铁素体的倾向。实验证明，蠕虫状石墨的成形原理，对本实验有显著指导意义。通过选择不同种类及不同含量的蠕化剂来处理铁水，＃可知试验的三种蠕化剂中以3

4、蠕化剂效果最佳，在其它工艺条件控制得当的情况＃下，通过控制3蠕化剂的含量，即能稳定获得蠕化率80％以上的蠕虫状石墨，基体22组织中珠光体含量在95％以上，抗拉强度为535N/mm，抗弯强度为1020N/mm，2弹性模量为143KN/mm，硬度达271HBW5/750，达到了研制计划中技术指标的要求,为大功率柴油机活塞环国产化奠定了一定的基础。关键词：活塞环灰铸铁蠕墨铸铁孕育剂III目录Abstract：Shippingindustryisthemainensurenceofnavymarineequipment,andalsooneofthestrategicindu

5、striesofnationaleconomyandnationaldefensebuild.Thepistonringisoneofthemostimportantaccessoriesinburningroomofhigh-powermarinedieselengine,itscapabilityaffectingtheefficiencyandqualityofmachinedirectly.Atnowadays,ournationcanonlyproduceafewlowqualitypistonringmaterials.Somepistonringmate

6、rial,whichusedfortwostrokemarinedieselengine,isallcomefromforeigncountry.Followingthequickimprovementofourshipindustry,theproductsofmarinedieselenginearedevelopingyearbyyear,andthecostsarealsoincreasingcorrespondly.Soimpolderthepistonringmaterialofmarinedieselenginehassomepracticalmeani

7、ngs.Onthebaseoftestedthecapabilityofpistonringmaterialwhichfromforeigncountry,authortrytoproducetwodifferentcastironmaterials.Aftertesting,authorknowsthematerialofthesesforeignpistonringsareallalloycastiron.ThematerialofRM5pistonringisalloygraycastiron,graphiteiswiderandlonger,