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贝氏体灰铸铁汽缸套生产工艺基础研究

作　者: 汪振华
导　师: 尹志新
学　校: 广西大学
专　业: 材料加工工程
关键词: 贝氏体灰铸铁等温淬火温度场数值模拟
分类号: TG251
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
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引　用: 1次
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内容摘要

本文通过对浇注后冷却速度的控制，探讨普通灰铸铁在铸造后直接获得以贝氏体为主的混合基体组织的灰铸铁的生产方法。采用ANSYS有限元分析软件对离心铸造温度场和铸件等温淬火过程以及空冷时的温度场进行数值模拟，对铸件铸造冷却过程中的温度场变化做出分析，认为铸件冷却到700S时开箱进行等温淬火。上述研究为贝氏体灰铸铁汽缸套的工业化生产研究提供依据。现将主要研究成果陈述如下： 1、通过对普通灰铸铁等温淬火工艺的研究表明：本文实验采用的普通灰铸铁经860℃保温2h，然后在300℃的低温盐浴炉中等温淬火1.5h后，可以使普通灰铸铁的基体获得以贝氏体为主的混合组织。硬度和冲击韧性分别提高了2倍和3倍。硬度由原来的HV96提高到HV196，冲击韧性由原来的1.069J／cm~2提高到3.452J／cm~2。 2、对普通灰铸铁铸造后直接进行等温淬火的工艺方法进行了研究，表明：普通灰铸铁铸造后直接在300℃进行等温淬火1.5小时，其基体可以获得以贝氏体为主的混合组织。未经等温淬火和经过等温淬火试样的抗拉强度和HB分别由236MP和HB183提高到284MP和HB224。 3、通过对气缸套离心铸造过程以及出型后冷却过程温度场的数值模拟。结果表明气缸套在型内冷却到出型温度850℃所需要的时间约700S，并根据模拟结果绘制了铸件从铸造到室温整个过程中的连续冷却曲线。

全文目录

第一章绪论  9-18
  1.1 本课题意义  9
  1.2 贝氏体灰铸铁的研究概况  9-14
    1.2.1 贝氏体的组织特征  9-10
    1.2.2 贝氏体的转变机制  10
    1.2.3 贝氏体铸铁的性能特点  10-11
    1.2.4 合金元素对灰铸铁组织和性能的影响  11-13
    1.2.5 贝氏体灰铸铁的发展现状  13-14
  1.3 铸造过程的数值模拟基本方法及研究现状  14-17
    1.3.1 数值模拟基本方法  14-15
    1.3.2 数值模拟的基本内容和研究现状  15-17
  1.4 本课题的研究内容  17-18
第二章灰铸铁等温淬火工艺和性能的研究  18-33
  2.1 前言  18
  2.2 实验材料  18-19
  2.3 实验方法  19-21
    2.3.1 材料的热处理实验  19-20
    2.3.2 硬度实验  20
    2.3.3 冲击实验  20-21
    2.3.4 显微组织观察实验  21
  2.4 实验结果  21-29
    2.4.1 方案一  21-24
    2.4.2 方案二  24-26
    2.4.3 方案三  26-27
    2.4.4 方案四  27-28
    2.4.5 抗拉强度和HB  28-29
  2.5 结果分析与讨论  29-32
    2.5.1 奥氏体化温度对灰铸铁组织性能的影响  29-30
    2.5.2 奥氏体化保温时间对灰铸铁组织性能的影响  30-31
    2.5.3 贝氏体等温温度对灰铸铁组织和性能的影响  31
    2.5.4 贝氏体等温保温时间对灰铸铁组织和性能的影响  31-32
  2.6 结论  32
  2.7 本章小结  32-33
第三章普通灰铸铁铸造直接等温淬火的组织与性能  33-42
  3.1 前言  33
  3.2 实验方法  33-36
    3.2.1 实验材料制备  33-34
    3.2.2 温度测量系统  34-36
    3.2.3 硬度拉伸实验  36
    3.2.4 显微组织观察实验  36
  3.3 实验结果  36-39
    3.3.1 铸件冷却过程温度曲线的测定  36-37
    3.3.2 显微组织  37-38
    3.3.3 试样的力学性能  38
    3.3.4 X—射线衍射  38-39
  3.4 实验结果分析  39-41
    3.3.1 实验的总体思路  39
    3.3.2 冷却曲线分析  39-40
    3.3.3 试样性能和组织分析  40-41
  3.5 结论  41
  3.6 本章小结  41-42
第四章离心铸造过程中汽缸套铸件温度场的数值模拟  42-64
  4.1 铸件凝固过程中的热传递方程  42
  4.2 铸件凝固过程热传递方程的求解条件  42-45
    4.2.1 概述  42-43
    4.2.2 初始条件的确定  43-45
    4.2.3 边界条件的确定  45
  4.3 凝固潜热的处理  45-49
    4.3.1 概述  45-46
    4.3.2 固相率与温度的关系  46-47
    4.3.3 凝固潜热处理的方法  47-49
  4.4 铸件凝固过程温度场数值模拟有限元法基本原理  49-51
  4.5 离心铸造汽缸套铸造过程温度场的数值模拟结果与分析  51-58
    4.5.1 铸造凝固过程温度场计算流程图  51-52
    4.5.2 热物性参数的选择  52-53
    4.5.3 汽缸套模型的建立与网格划分  53-54
    4.5.4 温度场的计算与结果分析  54-58
      4.5.4.1 初始温度场的计算与结果分析  54-55
      4.5.4.2 瞬态温度场的计算与结果分析  55-58
      4.5.4.3 提取出型时的温度场  58
  4.6 等温淬火过程和淬火后空冷时铸件温度场的数值模拟结果与分析  58-63
    4.6.1 铸件温度场数值模拟流程图  58-59
    4.6.2 汽缸套有限元模型的建立  59-60
    4.6.3 温度场数值模拟的结果与分析  60-63
  4.7 结论  63-64
第五章结论  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-69
攻读学位期间发表的学术论文  69-70
学位论文原创性声明  70
学位论文使用授权声明  70

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