熱處理工藝對含碳化物等溫淬火球鐵性能的影響.pdf

1、含碳化物的等溫淬火球墨鑄鐵(Carbidic Austempered Ductile Iron，簡稱CADI)是近年來由等溫淬火球墨鑄鐵(ADI)派生出的一種新型抗磨材料，擁有ADI多項優(yōu)異性能，還表現(xiàn)出比ADI更加優(yōu)越的抗磨性能。研究表明，在磨料磨損條件下，ADI耐磨性顯著高于同樣硬度下鋼的耐磨性。然而，目前國內(nèi)外CADI的韌性普遍偏低，其無缺口試樣αK通常范圍僅為5～27 J/cm2，當(dāng)硬度偏高時韌性偏于下限，比如，對應(yīng)HRC49～

2、54的硬度范圍，其αK為7～11 J/cm2。無疑，CADI的低韌性特點(diǎn)制約了其應(yīng)用范圍。為了進(jìn)一步提高CADI的綜合機(jī)械性能，打破低韌性的制約，本文針對具體CADI材質(zhì)，研究不同熱處理工藝方法及參數(shù)對CADI性能的影響，具體研究內(nèi)容和結(jié)論如下：
　　1、探索了超高溫奧氏體化工藝獲得高韌性CADI的新方法。通過正交試驗方法，系統(tǒng)地研究了超高溫奧氏體化溫度及等溫淬火溫度等熱處理工藝參數(shù)對CADI性能的影響規(guī)律；不同Cr含量CADI試

3、樣之間性能的對比；結(jié)合組織從理論上分析了“工藝-性能”的作用。研究結(jié)果表明，經(jīng)960～1000℃超高溫奧氏體化獲得CADI，微觀組織進(jìn)一步得到改善，對應(yīng)硬度HRC39～50硬度范圍，CADI可獲得αK為93～28 J/cm2范圍的沖擊韌性，大大提高了材料的沖擊韌性，這無疑對拓展CADI的應(yīng)用領(lǐng)域具有積極意義。
　　2、針對含不同Cr含量的CADI材質(zhì)，研究了“高溫預(yù)處理”方法、奧氏體化溫度(Tγ)及等溫淬火溫度(TA)等工藝參數(shù)對

4、CADI的韌性、硬度的作用規(guī)律。并運(yùn)用ADI熱處理的基本原理，結(jié)合不同條件下的組織形成，對其結(jié)果和規(guī)律進(jìn)行了分析討論。結(jié)果表明，高溫預(yù)處理條件下，Tγ及TA對CADI性能的影響總體上與ADI傳統(tǒng)工藝條件下的規(guī)律一致，但當(dāng)TA達(dá)到一定值之后其提高韌性的作用不再明顯；高溫預(yù)處理方法可使得CADI的沖擊韌性顯著提高，對應(yīng)HRC51～56硬度范圍，CADI沖擊韌性αK可達(dá)38～18 J/cm2范圍；在相同熱處理條件下，Cr含量的增加，使得組織碳

5、化物體積百分比增大，CADI硬度有所增加，但沖擊韌性降低。
　　3、在沖擊磨粒磨損試驗條件下，探索了“高溫預(yù)處理”方法下Tγ、TA對Cr0.5%CADI的耐磨性能的關(guān)系。研究結(jié)果表明，在一定范圍內(nèi)降低Tγ及TA有利于CADI耐磨性的明顯提高。不同熱處理條件下，CADI沖擊磨粒磨損機(jī)制存在一定程度的差別，當(dāng)Tγ及TA較低時，磨損表面較為光滑和平整，粘著也較少，磨損機(jī)理以微觀切削為主；隨著Tγ及TA的升高，試樣磨損表面光滑程度明顯變差