论文部分内容阅读
含一定碳化物的等温淬火球墨铸铁(Carbidic Austempered Ductile Iron，简称CADI)是由等温淬火球墨铸铁(ADI)派生出的一种新型的球铁材料。它是在球墨铸铁中添加一定量的碳化物形成元素，使铁水在凝固时产生一定量的碳化物，然后进行等温淬火处理得到的。CADI不但拥有ADI的优越性能，还表现出了比ADI更加优越的耐磨性，是一种应用前景较广的优良工程材料。本文通过金相组织观察、机械性能的测定及冲击磨料磨损试验，得到的结果和结论如下：1.通过合适的成分设计和适当的工艺，制备了铸态组织为珠光体、球状石墨和碳化物的试样。组织中石墨球化级别1-2级，球径大小5-6级；随着铬含量的增加，铸态组织中碳化物的含量明显增加，加入SG变质剂后碳化物形态有所改善。2.采用高温预处理对改善碳化物的形态和分布有明显的影响。随着高温预处理温度的升高、保温时间的延长，试样组织中的碳化物数量逐渐减少，硬度略有下降。3.经高温预处理的CADI，表现为宏观硬度有一定程度的下降，但冲击韧度却有较显著的提高。其中A、B、C三组试样经过高温预处理后，与未经高温预处理相比，硬度分别下降了3.3%、4.7%、5.5%；但冲击韧度分别提高了51.1%、78.4%、62.2%。4.对试样的冲击断口进行SEM分析表明：未经高温预处理CADI的试样，其断裂形貌主要是形成较典型的解理台阶，说明其断裂机理为脆性断裂；经过高温预处理后的CADI试样，其断裂形貌是解理台阶的区域变少，在石墨周围的韧窝开始增多，说明断裂机理既有脆性断裂又有韧性断裂。5.冲击磨料磨损的试验条件下磨损面SEM分析表明，试样经过不同的热处理工艺，其磨损机理亦不同：未经高温预处理的试样，磨损表面上存在较深的犁沟，说明其磨损机理主要是显微切削机理；经高温预处理(980℃/3min)后，试样磨损表面切削犁沟明显减少，而且犁沟更浅，并出现了脆性断裂的凹坑，形成了脆性断裂的剥落片，其磨损机理表现为微观断裂机理；更高温度、更长时间预处理后（990℃/13min）试样，磨损表面形成了较密集的压坑和唇形凸缘，说明其磨损机理是多次塑性变形机理。综上所述，CADI的机械性能和耐磨性是组织中碳化物的形态、数量、分布以及基体组织综合贡献的结果。强调基体中存在适量的、分布较均匀的团块状的碳化物有利于提高CADI耐磨性；当基体中的碳化物体积过小会不利于提高CADI耐磨性。