灰铸铁拉伸与扭转破坏实验的强度条件分析

针对常用强度理论脆性材料在复杂应力状态下的生断裂破坏,理论计算与试验结果误差较大这一问题,对铸铁材料的拉伸破坏及扭转破坏实验的结果进行了分析。研究了复杂应力状态下单元体内各物理量对材料生断裂的影响,修正了第一、第二强度理论,给出了一个铸铁性断裂的强度条件。新的强度条件能较好解释铸铁材料的拉伸、扭转破坏实验结果。     

微观因素对铸铁材料极限强度的影响

为了研究微观因素对铸铁材料极限强度的影响,根据材料的破坏机理,提出了一种宏、微观跨尺度裂纹扩展模型,该模型可描述材料从微观缺陷到宏观断裂的过程。模型中初始微观缺陷大小及3个尺度效应函数,代表着微观因素对破坏过程的影响。进行了铸铁试件的单向拉伸试验,根据试验数据,采用打靶计算,拟合出了模型中的2个材料特性参数。对铸铁试件的拉伸极限强度进行了计算,计算结果与铸铁件拉伸极限强度的试验数据完全吻合。研究结果表明,极限强度值受微观因素影响具有一定的离散性,可由模型得到正确反映。最后通过数值模拟计算,探讨了微观因素对材料破坏过程的影响。     

含裂纹灰铸铁试件拉伸破坏的试验研究

通过无裂纹、单边裂纹和双边裂纹灰铸铁试件对铸铁的拉伸破坏行为进行了试验研究。无裂纹铸铁受到拉伸载荷作用时呈现突然断裂,研究表明在铸铁中加入裂纹后总变形量和刚度降低,试件不会发生突然断裂,表现出一定的韧性特征。当灰铸铁试件中裂纹小于5 mm时,单裂纹试件和双裂纹试件的最大拉伸载荷力/位移曲线的割线刚度基本相同。裂纹纵向间距对双裂纹试件的最大载荷和割线刚度影响较小,但试件达到最大载荷后的变形能力随裂纹纵向间距的增大而增大。     

两种蠕墨铸铁显微组织与切削加工性能

采用金相显微镜、力学性能测试、加工性能测试等手段,观测和测试了不同合金化处理与不同蠕化效果的两种蠕墨铸铁的显微组织、拉伸强度、布氏硬度、基体显微硬度以及切削抗力。分析了两种蠕墨铸铁的切削加工性能和力学性能与显微组织之间的关系。研究结果发现:在蠕墨铸铁的石墨含量相同的条件下,蠕化率低的蠕墨铸铁中珠光体组织多,抗拉强度和硬度较高;蠕化率高的蠕墨铸铁显微组织更趋于均匀,切削抗力小,切削加工性能好。     

铸铁氧化脱石墨处理的研究

本文论述了铸铁中石墨优先于铁而氧化的可能性,并根据化学反应的等温方程式对铸铁中石墨与氧化铁的平衡共存温度进行了计算,其结果与现有经验数据大体相符.根据实验结果还分析了铸铁脱石墨过程的动力学特点及加热温度、加热时间、铸铁化学成分等对脱石墨效果的影响.对实验数据进行的回归分析表明,脱石墨过程大体上遵循抛物线规律.脱石墨处理的关键是让氧化性气体沿显微孔道渗入铸铁内部,使石墨的直接氧化反应得到充分发展.     

高炉冷却壁温度场分布与热流强度的关系

本文阐述了高炉冷却壁在稳定状态下的温度分布的数值解析方法，分析了热流程度对铜冷却壁和铸铁冷却壁最高温度的影响。比较了铜冷却壁与铸铁冷却壁的优劣。     

不同材质高炉冷却壁热应力计算

计算了铸铁冷却壁与铜冷却壁在相同条件下热面热应力，通过计算得知，铜冷却壁具有更小的热应力，其值远小于它的拉伸强度，不易使冷却壁产生裂纹，因此，从热应力能引起裂纹产生角度看，铜冷却壁性能优于铸铁冷却壁。     

中锰白口铸铁热塑性变形规律的探讨

为开发磨球成形新工艺——水平连铸白口铸铁棒材斜轧成球的工艺。采用高温压缩、高温扭转试验方法，研究了中锰白口铸铁的高温塑性变形能力，测定了温度与极限变形率，温度与变形抗力的关系曲线。对塑性变形后的组织进行了分析。结果表明：中锰白口铸铁在８５０～１０００℃具有良好的塑性变形能力，热塑性变形后碳化物成断网状和孤立块状，从而可使中锰白口铸铁的韧性提高     

材料力学实验教学改革的研究

利用WDW-100微机控制电子万能试验机对金属和非金属材料的拉伸实验方法进行研究与探讨,改进常规的低碳钢和铸铁拉伸实验,从而启发学生的创新性思维,锻炼学生动手能力,有利于学生工程素质的培养,促进学生的综合素质水平。     

灰口铸铁组织的优化与性能

以片状石墨非裂隙的观点,从灰口铸铁拉伸时Ｇ／ｍ界面及基体微力学行为,联系到Ｇ／ｍ界面强化及基体强韧化,设计了以Ｍｓｈ包围石墨及（Ｆ＋Ｍ）双相钢基体的灰口铸铁优化组织,测得其性能与预期的吻合,性能有显著提高．     

钇基重稀土蠕墨铸铁的高温性能研究

利用钇基重稀土资源熔炼蠕墨铸铁,探讨高温条件下灰铸铁和蠕墨铸铁的抗拉强度、氧化增重值、伸长百分率、耐热疲劳性和线性膨胀系数等性能,同时用数理统计的方法推导出两种铸件线性膨胀系数的回归方程.结果表明:高温下蠕墨铸铁的断裂性质为韧窝断裂,其高温抗拉强度明显比灰铸铁高;蠕墨铸铁的抗氧化性和抗生长性均比灰铸铁好而导热系数与灰铸铁相近;灰铸铁和蠕墨铸铁的线性膨胀系数相近,但灰铸铁的相变收缩要比蠕墨铸铁强烈得多.     

不同工况下各种材质高炉冷却壁温度场数值模拟

建立高炉冷却壁稳态传热模型,模拟球墨铸铁、铸钢和铜3种材质的冷却壁在热面镶砖、裸露和挂渣等工况下的温度场分布。结果表明,相同工况条件下,铜冷却壁导热性能优于铸钢冷却壁导热性能,铸钢冷却壁导热性能优于球墨铸铁冷却壁导热性能;铸钢冷却壁热面温度远低于球墨铸铁冷却壁热面温度;渣皮的存在,对冷却壁体起温度降低和保护作用,从而延长冷却器及高炉寿命。     

离心铸造碳钢-高铬铸铁复合管有限元模拟研究

采用离心铸造的碳钢--高铬铸铁复合管界面达到了冶金结合.利用ANSYS有限元软件对复合管凝固过程外层及内外层温度场进行了模拟与分析.模拟结果表明:离心浇注外层20钢大约9 s后,铸件最低温度为1430℃,已经低于20钢固相线温度1490℃,由此可见,浇注间隔时间为9s时,可形成规则稳定的过渡层.当外层20钢的温度降至1350℃时,浇注高铬铸铁,大约30 s后,内层的温度已降至1257℃,低于高铬铸铁固相线温度,此时,内层熔体已经完全凝固.     

灰口铸铁淬火硬化的工艺探索

普通灰口铸铁零件淬火硬化,在一般生产中实属罕见,但在可能的生产条件下为了提高其表层硬度和耐磨性,采用高温快速的加热方法淬火,得到了好的效果。本文从热处理理论和铸铁热处理特点出发,探索了灰口铸铁淬火的工艺方法,解决了生产中的一个问题,对普通灰口铸铁的淬火作了一次有益的尝试。     

奥氏体-贝氏体球墨铸铁的组织和性能

本文研究了一种新型球铁,即高强度、高韧性奥氏体-贝氏体球铁。通过正交试验选择热处理参数,并进一步考察了不同等温淬火温度和时间对组织和性能的影响。为了考察奥氏体-贝氏体球铁的可靠性和使用寿命,还进行了延性断裂韧度与接触疲劳性能的试验。实验结果表明,奥氏体-贝氏体球铁具有很好的断裂韧性和接触疲劳强度。本文还探讨了奥氏体-贝氏体球铁性能优异的原因。     

热处理对高铬铸铁组织和性能的影响

研究了不同热处理状态下高铬白口铸铁显微组织,探讨了热处理对高铬铸铁冲击韧性和硬度的影响,并确定了组织与性能的相关性。分别采用金相显微镜观察热处理后高铬铸铁显微组织,洛氏硬度计测定高铬铸铁的硬度,冲击试验机测定冲击韧性。结果表明：高铬铸铁随着淬火温度的升高,硬度先升后降,冲击韧性则相反。在1 000℃淬火空冷,并在400℃回火时,材料可以获得良好的综合力学性能。     

亚共晶白口铸铁热塑性变形的试验研究

本文采用高温压缩，高温扭转试验方法，研究了亚共晶白口铸铁的高温塑性变形能力：测定了温度与极限变形率以及温度与变形抗力的关系曲线，对热塑性变形后的组织进行了观察与分析。结果表明：亚共晶白口铸铁在８５０～１０００℃具有良好的塑性变形能力，热塑性变形后碳化物由网状变成断网状，孤立块状，从而可使亚共晶白口铸铁的韧性得到提高。     

中锰球铁磨球温度场及凝固动态曲线

本文在砂型及金属型条件下,利用热分析法测定了一定成分的中锰球墨铸铁磨球断面不同位置的冷却曲线,做出了磨球断面的温度场分布及凝固动态曲线,依此分析了中锰球墨铸铁磨球的凝固特点。     

冷却水管表面合金化球墨铸铁冷却壁的热应力和热变形

为了满足高炉长寿的需要,开发了一种具有高冷却性能的铸铁冷却壁. 利用热态实验数据确定了合金化管铸铁冷却壁温度场数值模拟的边界条件,采用ANSYS软件和热-结构耦合的方法分析炉温、渣皮和边缘接触压力对高温状态下铸铁冷却壁热应力及变形的影响,以便采取有效的措施降低铸铁冷却壁热应力,控制其变形. 根据球墨铸铁强度分析理论提出评价长寿铸铁冷却壁冷却能力的新概念--高周热负荷.