蠕化率对蠕墨铸铁结晶过程及缩松倾向影响研究

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1、分类号：TG248密级：UDC：621.7编号：201421803005河北工业大学硕士学位论文蠕化率对蠕墨铸铁结晶过程及缩松倾向影响研究论文作者：张林海学生类别：全日制学科门类：工学学科专业：材料加工工程指导教师：刘金海职称：教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMaterialsProcessingEngineeringRESEARCHONTHEINFLUENCEOFVERMICULARRATEONCRSTALLIZ

2、ATIONPROCESSANDSHRINKAGETENDENCYOFCOMPACTEDGRAPHITECASTIRONbyZhangLinhaiSupervisor:Prof.LiuJinhaiMay2017摘要蠕墨铸铁作为一种性能优异的新型工程材料，受到了广泛的关注。然而，蠕虫状石墨形成机制较为复杂，蠕墨铸铁的结晶过程尚存较大争议。与灰铸铁相比，蠕墨铸铁更容易产生缩松缺陷，并且针对其缩松倾向的研究和预测却寥寥无几。深入蠕墨铸铁一次结晶过程与缩松倾向的研究，对实际生产及学术研究均具有重要的指导意义。本课题创新性地结合了液淬技

3、术和热分析技术，于热分析曲线特征点进行试样瞬时液淬处理，研究了蠕化率对蠕墨铸铁结晶过程的影响。此外，本文还研究了碳硅、镁当量、瞬时孕育等变量引起的热分析曲线、蠕化率和缩松倾向的变化及相关性问题；通过分析三者关联机理，研究蠕墨铸铁蠕化率对缩松倾向的影响，提出了缩松比的预测模型。研究结果表明：（1）无论蠕化率高低，蠕虫状石墨主要由球状石墨畸变形成；但高蠕化率的蠕墨铸铁中，球墨畸变时期较早且转变迅速。（2）热分析样杯内蠕墨铸铁铁液由下及上进行结晶凝固。根据其共晶程度，一般分为麻点区、过渡区、光亮区三部分。蠕化率越高，蠕墨铸铁共晶凝

4、固进程越快。（3）由于热量对流影响，传统热分析曲线特征值点并不能反映热电偶周围的组织变化，实际热电偶测得温度变化是凝固整体的综合放热情况。（4）亚共晶情况下，随着蠕化率升高，石墨化膨胀使其自补缩效果增强，缩松倾向减小。过共晶情况下，共晶早期石墨化膨胀力过大，导致挤压铁液至冒口和胀型情况出现，后期石墨化补缩不足，导致其缩松倾向增大。（5）本实验中，碳含量3.8%，硅含量2.4%，锰含量0.5%，孕育剂加入量0.3%，蠕化剂加入量0.36%处理条件下获得的蠕墨铸铁缩松倾向最小。（6）热分析曲线时间段中，TAL至TSEF期间，容易

5、形成缩孔；TEU至TER期间，石墨化膨胀剧烈容易造成胀型；TER至TED期间，越长越有益于补缩，减小缩松倾向；TER至TES期间，容易形成显微缩松。（7）缩松比预测方程为：S=-3.926·TTAL-TEU+80.17·TTER-TEU-2.426·T2TER-TEU-15.2·TTER-TES+0.12·T2TER-TES+5.034·tTAL-TEU-3.93·tTER-TEU+5.407·tTER-TED+243.13·Ln(tTED-TES)-68.44·TEM＇+1.9·TEM＇2-169.6·1/TED〞-15.

6、29·TES＇-1525.4关键字：蠕墨铸铁热分析技术一次结晶缩松比IABSTRACTAsakindofnewexcellentengineeringmaterials,compactedgraphitecastiron(CGI)hasreceivedmoreandmoreattentionfromtheworld.However,theformationmechanismofcompactedgraphiteiscomplicatedspecially,andthecrystallizationprocessofCGIis

7、stillacontroversialissue.Comparedtograyiron,thecastingshrinkagedefectofCGIhasbecomeoneofthemostcriticalfactorsthatseriouslyaffectsthequality.However,Theresearchonthepredictionofshrinkagetendencyisstilllessandinsufficient.So,exploringthecrystallizationprocessandaccu

8、ratedefectpredictionisofgreatsignificanceforboththeCGIactualproductionandacademicresearch.Inthispaper,theinfluencesofvermicularrateontheprimarycr