高强度合金硼铸铁组织成分与切削性能研究

摘要：
合金硼铸铁具有高硬度、高强度以及良好的耐磨性和耐热性,是高速机车柴油机气缸套的主流材料.文中对气缸套合金硼铸铁的显微组织结构、化学成分和车削加工性能进行了分析评估.结果表明：合金硼铸铁的石墨形态以高强度A型石墨为主;与非涂层和氮铝钛涂层硬质合金刀具相比,赛隆（Sialon）陶瓷刀具具有更优良的性能,可以实现合金硼铸铁气缸套的高效加工. 关键词：
合金硼铸铁; 车削; 刀具磨损; 氮铝钛涂层; 赛隆陶瓷 中图分类号： TG 113
文献标志码： A     

车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层寿命的智能预测

针对硼铸铁车用柴油机气缸套磨损严重现象,在考虑车用柴油机气缸套工况的基础上,在其基材上电镀Ni-Co-P-MoS2镀层并进行耐磨对比试验,以Ni-Co-P-MoS2镀层磨损量为基础,采用函数链神经网络建立车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层寿命智能预测模型.研究结果表明:在相同条件下,车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层能在很大程度上提高车用柴油机气缸套的使用寿命;车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层的预测剩余寿命比较接近车用柴油机气缸套Ni-Co-P-MoS2镀层的实际寿命.     

硼合金铸铁在凿岩机气缸上的应用

本文研究了硼含量和孕育工艺对凿岩机 B、Cu、Cr、Mo 合金铸铁气缸金相组织以及耐磨性的影响。生产中表明,采用适当的硼量和小包孕育快浇工艺,可使该合金具有细小分散、呈断续状的硼碳化合物硬质相;从而使凿岩机气缸耐磨性超过原来的 Cu、Cr、Mo 合金铸铁,并且优于瑞典 BR—51型凿岩机。     

镁—钛系复合合金处理蠕墨铸铁的试验研究——高珠光体蠕墨铸铁缸套的获得

本文主要叙述镁-钛系复合合金蠕化剂处理蠕墨铸铁稳定性的初步试验研究结果,并探讨高珠光体含量蠕墨铸铁的获得方法. 试验结果表明:铁水含碳量在较宽范围内波动,甚至含碳量降低至3.05%(碳当量为3.96%),含硫量高达0.105%,用镁-钛系复合合金处理也能较稳定地获得蠕墨铸铁;适当降低含碳量及提高复合合金的钛/镁此,可以获得高珠光体含量的蠕墨铸铁.蠕墨铸铁硼缸套铸件与灰铸铁硼缸套相比,蠕墨铸铁缸套的相对磨损率为它的63%. 我们认为已研制的镁-钛系复合合金处理的蠕墨铸铁可推广应用于润滑磨损条件下的缸套、压缩机缸体等零部件.     

磷硼蠕墨铸铁摩擦磨损机理初探

本文采用扫描电镜(SEM),能谱分析仪和表面形貌仪着重对磷、硼蠕墨铸铁的摩擦磨损机理作了初步的分析和探讨,研究结果表明:磷、硼合金元素的加入,有助于在蠕墨铸铁的摩擦表面形成一定的塑性流变层,从而改善摩擦表面的性质,使蠕墨铸铁的摩擦磨损性能提高.     

硼铜蠕墨铸铁的性能研究

本文对含微量硼铜的蠕墨铸铁性能进行试验研究,并与合金铸铁性能对比分析。结果表明硼铜蠕墨铸铁具有高的耐麿性、耐热疲劳性和更好的综合性能。生产成本低,生产过程易控制,是具有实用价值的新生铸铁材料。     

硼铜蠕墨铸铁的性能研究

本文对含微量硼铜的蠕墨铸铁性能进行试验研究，并与合金铸铁性能对比分析，结果表明硼铜蠕墨铸铁具有高的耐磨性、耐热疲劳性和更好的综合性能。生产成本低，生产过程易控制，是具有实用价值的新型铸铁材料。     

硼铬合金铸铁磨辊的研制

采用正交试验法探讨了硼、铬、铜和磷诸元素对白口铸铁冲击韧性、硬度和耐磨性的影响。在此基础上研制出一种硼铬低合金铸铁,用于面粉机磨辊生产,显著地提高了磨辊的耐磨性,延长了使用寿命。以硼、铬取代镍、钼合金还可使磨辊的生产成本有所降低。     

高钒合金铸铁的组织与耐磨性能

为了提高合金铸铁的耐磨性,通过成分设计、材料配比以及熔炼浇注等工艺,制备出含C质量分数为3.0%的高钒合金铸铁,并分析了高钒合金铸铁的组织与耐磨性能。利用扫描电镜(SEM)和X射线衍射仪(XRD)对高钒合金铸铁的显微组织及物相进行分析,并对高钒合金铸铁的洛氏硬度、冲击韧性和耐磨性进行研究。结果表明:高钒合金铸铁的组成相主要为原位合成的VC硬质颗粒相、(Cr,Fe)7C3相以及Fe-Cr相,其平均洛氏硬度约为HRC64.2,平均冲击韧性为8.8 J/cm2,耐磨性是高铬铸铁的2倍左右,具有很好的耐磨性能。     

提高高磷铸铁耐磨性的表面镍基激光合金化

通过对高磷铸铁表面进行以镍基合金粉末为主的激光合金化处理，调整铸铁表面层中的成分、组织与结构，探讨激光表面合金化层的硬度与耐磨性．实验结果表明，在激光功率为１．５ｋＷ，扫描速度为５ｍｍ／ｓ时，镍铬硼硅粉末能很好地溶于基材之中，形成明显的合金层与过渡区，溶入的合金元素大多以化合物或固溶体的形式存在，合金层与基材结合良好，未见宏观及微观裂纹，表面硬化层的硬度值大幅度提高，并使耐磨性提高５～７倍．     

抗磨白口铸铁的合金化和变质处理的研究

白口铸铁是一种重要的抵抗磨损的金属材料。其抗磨性决定于硬度,强度和韧性的综合性能指标因而与其组织组成物的结构,显微硬度,相对数量,分布及内聚强度都有密切的关系。铸态组织就是高显微硬度的碳化物孤立地分布在马氏体基体时较为理想,而合金化和变质处理的正确选用是最经济合理地获得理想组织的关键。 从我国资源出发,锰合金化是有前途的但为扬长避短,锰含量不宜过高,而为获得铸态马氏体组织应辅加铜、铬、钼、硼等多种合金元素。硼的加入可以提高锰白口铸铁的淬透性,碳化物的显微硬度和整体硬度。合适的硼加入量既可得到上述效果而又不降低韧性。硼在镍铬白口铸铁中也可以提高碳化物的显微硬度。硼的加入使白口铸铁中碳化物的数量增多。 采用包内变质处理的方法而不用高合金化的方法改变碳化物的分布,经济合理而且简便可行。稀土变质处理能使碳化物成为紧实的板块状而不是成为粗的网状聚合物,使韧性显著提高(α_k=0.8公斤-米/厘米~2)。硼的加入能使碳化物成为方块形。但如何控制工艺参数保证获得应有的变质效应的试验研究工作还需继续。     

含硼高铬铸铁的组织及性能

在成分为2.7%C-17%Cr-0.7%M_0的高铬铸铁中设计了含硼量变化范围为0.1～1.2%的五种白口铸铁.考察了其铸态及热处理态的组织;进行了石英砂磨料和绿碳化硅磨料的三体磨损试验及湿式橡胶轮磨损试验;测定了材料的硬度、冲击韧性和断裂韧性.试验结果表明:硼促使化合物体积分数增加,并有新的硼碳化物形成;基体组织中铸态己有马氏体析出,具有更好的淬硬性;三体磨损石英砂磨料时随含硼量增加耐磨性显著提高,对碳化硅磨料则相反;在湿式橡胶轮磨损试验中约在0.9%B 处耐磨性出现了最大值;化合物量相近时,含硼与无硼高铬铸铁的韧性相当.     

磷硼蠕虫状石墨铸铁的研究

用正交试验法考察合金元素(磷、硼)和蠕化剂(稀土硅铁合金)对蠕虫状石墨铸铁机械性能和显微组织的影响,选定了最佳化学成分。对共晶团的大小、壁厚敏感性和蠕化衰退进行了检验。试验表明磷硼稀土蠕铁具有良好的综合性能,是制作糖机压榨辊的优良材料。     

硼铸铁中硬化相的研究

加入微量的硼,铸铁具有产生第三硬化相显微组织的特点。本文对不同P、B含量的硼铸铁硬化相凝固形态的类型,以及影响硬化相类型的因素进行了探讨,提出硼铸铁因不同的P/B比值,具有三种不同凝固类型硬化相的显微组织,选用润滑磨料磨损试验得到具有第二类型硬化相显微组织的硼铸铁耐磨性最好的结论,并用金相染色法、电子探针、扫描电镜、能谱分析、X射线衍射等综合方法对不同类型硬化相进行了相分析。本文从铸铁凝固末期凝固特点的角度,分析了影响硬化相类型的因素井实验得到含0.05％B时P/B、孕育量和硬化相关系的组织图表。本研究的结论虽然是由φ20湿型试样实验所得的结果,但由于铸型冷却条件对硼铸铁凝固末期所产生硬化相的类型影响不大,故可作为不同生产条件下控制硼铸铁硬化相凝固形态类型的参考。     

稀土高碳当量灰口铸铁组织与性能的研究

本文研究了利用稀土合金改善高碳当量灰口铸铁质量的可能性,稀土合金对高碳当 量灰口铸铁组织和性能影响的规律,以及稀土夹杂物在铸铁各相中分布的规律．发现了 稀土合金加入量与铸铁的机械性能之间明显的对应关系——“双峰值效应”。对稀土高 碳当量灰口铸铁的某些高温机械、物理、化学性能进行了研究。结果表明稀土合金加入 到高碳当量灰口铸铁中以后能净化铁水,改善组织,并提高其性能．     

硼元素对TiAl基合金凝固组织的影响

实验采用真空水冷铜坩埚非自耗真空钨极电弧熔炼炉制备Ti-45Al-xB合金,对比研究了B元素对TiAl基合金凝固组织的影响.结果表明硼元素对TiAl基合金凝固组织具有细化作用,硼含量在0到0.6%范围内时,随着硼含量的增加,合金凝固组织细化程度增加,而与Ti45Al0.6B合金相比,Ti45Al0.8B合金的凝固组织出现粗化现象;相较于二元TiAl合金,硼的添加使合金的片层间距减小;但硼含量为0.4%～0.8%时,随着硼含量的增加,片层间距缓慢增加.硼含量在0～0.8%时,硼元素对Ti45Al合金的作用机理主要包括TiB2对固相生长的阻碍作用以及TiB2的辅助形核作用.     

15Cr系亚共晶高铬铸铁的烧结制备与性能研究

研究了15Cr系亚共晶高铬铸铁超固相线液相烧结的制备工艺,利用光学显微镜和扫描电镜对合金的微观组织及冲击试样断口进行了观察和分析,探讨了烧结温度对高铬铸铁组织和力学性能的影响;并采用计算机定量分析金相组织,确定了组织与性能的相关性.研究结果表明,超固相线液相烧结制备的15Cr系亚共晶高铬铸铁相对致密度达99%以上.与普通铸造高铬铸铁相比,烧结制品碳化物外形圆润,呈短杆状均匀分布.随烧结温度的升高,基体晶粒和碳化物逐渐长大,合金力学性能呈现先升后降的规律;1 210℃×1.5 h烧结制品的冲击韧性和抗弯强度达到最大值11.3 J/cm2和2 506.8 MPa.试样的冲击断裂为准解理断裂机制,韧性较普通铸造试样大幅提高.烧结温度主要通过影响试样组织中碳化物数量、分布、形态以及尺寸,来影响合金力学性能.碳化物体积分数是影响高铬铸铁硬度的主要因素.     

变质处理和热处理对中锰白口铸铁组织和性能的影响

本文研究了蠕化剂变质和蠕化剂、1稀土合金复合变质对中锰白口铸铁组织和性能的影响,并同目前白口铸铁中研究较为普遍的1稀土合金变质进行了比较.研究了热处理对变质中锰白口铸铁组织和性能的影响.对蠕化剂参于变质取得良好变质效果的原因进行了分析.强调指出当变质处理同热处理配合使用时,可使中锰白口铸铁在保持高硬度的同时,大幅度提高韧性.     

硼含量对FeCoNiCrAl_(0.1)B_x高熵合金组织和力学性能的作用

研究了硼含量对FeCoNiCrAl_(0.1)B_x(x=0～0.1)高熵合金微观组织和力学性能的作用.结果表明:当硼含量x≤0.03时,FeCoNiCrAl_(0.1)B_x高熵合金由单一面心立方(facecentered cubic,FCC)结构的γ相组成;而当硼含量x ≥ 0.05 时,FeCoNiCrAl_(0.1)B_x高熵合金由γ相、微量的有序态FCC相和硼化物组成.硼元素的加入,细化了 FeCoNiCrAl_(0.1)B_x高熵合金的晶粒,提高了合金的抗拉强度,但也降低了合金的延伸率.在真空中拉伸时,FeCoNiCrAl_(0.1)B_x高熵合金的断口形貌均为韧窝状塑性断口.     

硼含量对 FeCoNiCrAl$_{\bf 0.1}$B$_{ x}$ 高熵合金组织和力学性能的作用

研究了硼含量对 FeCoNiCrAl$_{0.1}$B$_{x}$ ($x = 0 \sim 0.1$) 高熵合金微观组织和力学性能的作用. 结果表明: 当硼含量 $x \le 0.03$ 时, FeCoNiCrAl$_{0.1}$B$_{x}$ 高熵合金由单一面心立方(face-centered cubic, FCC)结构的 $\gamma $ 相组成; 而当硼含量 $x \ge 0.05$ 时, FeCoNiCrAl$_{0.1}$B$_{x}$ 高熵合金由 $\gamma $ 相、微量的有序态 FCC 相和硼化物组成. 硼元素的加入, 细化了 FeCoNiCrAl$_{0.1}$B$_{x}$ 高熵合金的晶粒, 提高了合金的抗拉强度, 但也降低了合金的延伸率. 在真空中拉伸时, FeCoNiCrAl$_{0.1}$B$_{x}$ 高熵合金的断口形貌均为韧窝状塑性断口.