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离心铸造气门座圈用高铬铸铁的组织及性能研究
作者:管理员    发布于:2012-10-22 13:33:37    文字:【】【】【
  各种工程、机车内燃机正在朝着大功率、低能耗、长寿命的方向发展。大功率内燃机的发展势必对作为其关键部件的气门和座圈提出新的要求,促使人们对气门、座圈材料制备开发和性能进行了大量的研究。

  研究表明,气门座圈不同的成型及表面处理工艺引起的组织性能和磨损机理是不一样的,因此,合适的材料和成型工艺对气门座圈的使用效果和寿命十分重要。离心铸造是一种传统的铸造工艺,是金属液在离心力作用下充型和凝固,金属补缩效果好,铸件组织致密,力学性能好;铸造空心铸件不需浇冒口,金属利用率可大大提高。因此对气门座圈等环形零件来说,离心铸造是一种节省材料、节省能耗、高效益的工艺。高铬铸铁因为Cr的加入使碳化物类型由M3C型碳化物变成具有较高硬度和较高韧性的M7C3型碳化物,从而提高了高铬铸铁的抗磨性,使之作为耐磨材料得到了广泛应用,并获得显著的经济效益。经过合适的热处理,可以大大改善高铬铸铁的组织形态,显著提高其组织性能。本文采用离心铸造工艺制备了大功率内燃机车用高铬铸铁气门座圈,讨论了热处理工艺对其组织及性能的影响。

  气门座圈的制备过程如下:熔炼→离心铸造→毛坯→软化退火→加工→淬火+回火→精车、磨削,其中淬火加热温度为1000℃左右,空冷,回火温度460℃左右、空冷。高铬铸铁的化学成分(质量分数,%)为:1.95C,12.4Cr,0.72Mn,2.03Mo,0.24V,0.93Si,0.024P,0.014S,余量为Fe。高铬铸铁毛坯用25kg高频感应炉熔炼,铁水的出炉温度在1550℃左右,经离心浇铸获得,浇注温度在1500℃左右。实验测试高铬铸铁铸态和最终淬火+回火热处理后的组织和性能。

  铸态和热处理态高铬铸铁组织都含有共晶碳化物,但基体组织结构不同:铸态的基体为奥氏体,回火态的为回火马氏体+残余奥氏体。高铬铸铁的性能变化与显微组织的演变密切相关。

  对高铬铸铁采用较高温度加热淬火,适当温度回火处理可消除高铬铸铁的内应力,从而减小晶格畸变,改善碳化物形态及分布,力学性能方面表现为较高的硬度和一定强度的较佳匹配。热处理态的高铬铸铁具有优异的综合力学性能,适用于制备大功率内燃机的气门座圈。

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