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HT350大马力柴油发动机缸体材料研究

作　者: 钟时
导　师: 王金国
学　校: 吉林大学
专　业: 钢铁冶金
关键词: 高强度灰铸铁力学性能加工性能孕育剂
分类号: TK425
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

灰铸铁比蠕墨铸铁和球墨铸铁有更好的导热性能以及切削性能，使灰铸铁能够更多的应用于高强度汽车结构件中。近些年来，由于对灰铸铁的强度要求越来越高，灰铸铁的组织特征发生了很大的变化，也带来了高强度灰铸铁切削加工性能变差这一普遍关注的问题。高强度灰铸铁的切削加工性能较差，其主要原因与其组织组成相中石墨的形态、数量、尺寸、分布以及珠光体基体的特征相关。本文通过调整Si/C比、微合金化元素加入量以及改变孕育剂种类来影响灰铸铁的石墨、珠光体以及初生奥氏体形态，从而获得更高的抗拉强度以及更好的切削加工性能。从金相组织方面，提高Si/C比会减少石墨数量，增强基体强度；加入微合金化元素进行变质可以使石墨变得更加弯曲细小，并能够提高基体强度。从灰铸铁的力学性能上来看，提高Si/C比能大幅提高其力学性能，随着微合金化元素加入量的提高也可以提高其力学性能，在考察的孕育剂中，硅锆锰孕育剂提高力学性能的效果最佳；从加工性能上看来，提高Si/C比使加工性能严重恶化，随着微合金化元素加入量增加，加工性能先提高后降低，在考察的孕育剂中，硅锆锰孕育剂提高加工性能和力学性能的效果也为最佳。通过分析拉伸过程以及切削加工过程中高强度灰铸铁的石墨变形规律，揭示出石墨对高强度灰铸铁抗拉强度与加工性能的影响机制。在拉伸过程中，石墨作为夹杂分布在集体组织中，石墨形态对高强度灰铸铁的抗拉强度有很大的影响。石墨越弯曲，石墨端部角度越钝，抗拉强度越好。在切削加工过程中，由于剪切力的作用，高强度灰铸铁组织中的石墨将发生规律性的变形，增加石墨的数量能够减轻切削加工过程中的抗力、降低刀具的磨损，改善高强度灰铸铁的切削加工性能。通过石墨对高强度灰铸铁的性能影响的研究，为开发高强度易切削加工高强度灰铸铁提供理论依据，获得高强度易切削加工灰铸铁的组织形貌为短细的石墨及细小片间距的珠光体组织。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-29
  1.1 选题意义  9-10
  1.2 国内外对高强度灰铸铁的研究现状  10-15
  1.3 灰铸铁的组织特征与力学性能之间的关系  15-20
    1.3.1 石墨组织  15-18
    1.3.2 基体组织  18-19
    1.3.3 灰铸铁组织与力学性能的关系  19-20
  1.4 提高灰铸铁的力学性能  20-25
    1.4.1 调整高碳当量灰铸铁 Si/C 比  20-22
    1.4.2 调节 Mn 的含量  22
    1.4.3 控制灰铸铁中的其他合金元素  22-23
    1.4.4 废钢的加入对灰铸铁力学性能的影响  23-25
  1.5 孕育处理  25-27
    1.5.1 石墨化孕育剂  25-26
    1.5.2 稳定化孕育剂  26-27
  1.6 本论文的主要研究内容  27-29
第二章试验方法  29-33
  2.1 实验灰铸铁的制备  29
  2.2 力学性能测定  29
    2.2.1 抗拉强度测试  29
    2.2.2 硬度测试  29
  2.3 加工性能测试  29-32
    2.3.1 切削加工性能测试  29-30
    2.3.2 钻削性能测试  30-32
  2.4 所用仪器  32
  2.5 技术路线  32-33
第三章合金成分对 HT350 组织与性能的影响  33-57
  3.1 微合金化元素对 HT350 组织与性能的影响  33-48
    3.1.1 微合金化元素对 HT350 组织的影响  33-38
    3.1.2 微合金化元素对 HT350 力学性能的影响  38-40
    3.1.3 微合金化元素对 HT350 切削加工性能的影响  40-47
      3.1.3.1 微合金化元素对 HT350 车削加工性能的影响  41-44
      3.1.3.2 微合金化元素对 HT350 钻削加工性能的影响  44-47
    3.1.4 微合金化元素对 HT350 组织性能的影响机制  47-48
    3.1.5 小结  48
  3.2 Si/C 对 HT350 组织与性能的影响  48-57
    3.2.1 Si/C 比对 HT350 基体与石墨组织的影响  49-51
    3.2.2 Si/C 对 HT350 力学性能的影响  51
    3.2.3 Si/C 对 HT350 切削加工性能的影响  51-55
      3.2.3.1 Si/C 对 HT350 车削加工性能的影响  51-54
      3.2.3.2 Si/C 对 HT350 钻削加工性能的影响  54-55
    3.2.4 小结  55-57
第四章孕育处理对 HT350 组织与性能的影响  57-77
  4.1 孕育剂种类对 HT350 组织与性能的影响  57-68
    4.1.1 孕育剂种类对 HT350 基体及石墨组织的影响  58-61
    4.1.2 孕育处理对 HT350 力学性能的影响  61-62
    4.1.3 孕育剂种类对 HT350 切削加工性能的影响  62-67
      4.1.3.1 孕育剂种类对 HT350 车削加工性能的影响  62-65
      4.1.3.2 孕处理对 HT350 钻削加工性能的影响  65-67
    4.1.4 小结  67-68
  4.2 孕育变质复合处理对 HT350 组织与性能的影响  68-77
    4.2.1 孕育变质复合处理对 HT350 基体与石墨组织的影响  68-70
    4.2.2 孕育变质复合处理对 HT350 力学性能的影响  70-71
    4.2.3 孕育变质复合处理对 HT350 切削加工性能的影响  71-75
      4.2.3.1 孕育变质复合处理对 HT350 车削加工性能的影响  71-73
      4.2.3.2 孕育变质复合处理对 HT350 钻削加工性能的影响  73-75
    4.2.4 小结  75-77
第五章石墨形态对高强度灰铸铁性能的影响机制分析  77-83
  5.1 石墨形态对高强度灰铸铁力学性能影响机制  77-79
  5.2 石墨数量对高强度灰铸铁加工性能影响机制  79-82
  5.3 本章小结  82-83
第六章结论  83-85
参考文献  85-91
致谢  91

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