毕业翻译

上传者：李敬章
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上传时间：2015-04-22
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从《合金与化合物杂志》中选出来的,自己翻译的

优化工艺参数对蠕墨铸铁微观组织和性能的影响摘要

这篇文章探讨生产蠕墨铸铁(CGI)的各种方法。对影响CGI的力学性能和微观结构的工艺参数进行了研究。这些参数包括化学成分、保持时间、温度和铸件的厚度。结果表明,球化率随着残余Mg的增加而增加,然而还发现增加铜的含量可以增加蠕墨铸铁中珠光体的含量。减少镁的含量就要延长保温时间,研究发现两者之间的最佳关系是生产铸件中残留镁的含量在0.008%~0.012%时大概需要的保温时间在4分钟。升高温度造成镁含量的一定损失,增加铸件壁厚造成球化率的下降。对于机械性能,研究发现抗拉强度和硬度随着残留镁含量和球化率的增加而增大.经验公式可以用来表示球化率,残留镁含量和其他参数之间的关系。

关键词

蠕墨铸铁合金元素机械性能残留镁含量消退时间球化率

1.前言

蠕墨铸铁是与钢相似的,具有短，粗，圆形边缘的紧实形状的基体的一种很有前途的工程材料。蠕墨铸铁具有介于灰口铸铁和球墨铸铁之间的独特的机械和物

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理性能。蠕墨铸铁比传统的灰口铸铁具有至少高70%的抗拉强度、弹性模量高35%,大约两倍的疲劳强度。因为这些属性及其耐热震性好,蠕墨铸铁已经应用在生产汽车引擎、机器零件和各种卷类零件。相比之下,灰口铸铁热疲劳导致更短的疲劳寿命和它也可能经历严重的热变形。为了控制蠕状石墨在蠕墨铸铁中的几何结构,有必要严格控制化学过程和工艺过程，因为这两个环节容易生成球墨铸铁。

一个理想的蠕墨铸铁是一个没有片状石墨的结构和球状石墨的数量小于20%,多余80%的石墨为蠕虫状。合金元素,如钴、钛、钼、甚至铝,可以用来改变铸态矩阵从铁素体基体向珠光体转变。石墨结构修改器包括镁和稀土金属(铈、镧、等等)[1,4]。同时,钛镁的扩展工作范围控制石墨的形状,还可以抑制珠光体的形成(2、3、7)。其他的影响蠕虫状石墨的形成因素包括液态金属的保持时间,在凝固时的冷却速度、浇注时间和浇注温度(3、5)。这些因素也彼此互相影响，并且影响矩阵结构。

不考虑使用的合金元素,蠕墨铸铁的高铁素体化倾向应该考虑在内[11]。合金元素铜在铸铁中促进珠光体的形成[2,6]。然而,在几项研究中,一个完全珠光体结构是无法获得的甚至在1.7%铜当使用高纯度材料

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(5,12,13)。因此,为了生产珠光体材料,可能需要增加比平时更高水平的合金元素或添加两种或者三种合金元素。例如,被认为是一个强大的珠光体稳定器和锡在一项研究中,一个结构,包含95%得到珠光体0.13% 锡

[2]

目前进行的研究是为生产蠕墨铸铁提供技术数据以减少在加工蠕墨铸铁成分时缺陷的发生率。为了在某种程度上成为可能,同时研究了各种影响因素,以检查他们整体对微观结构和力学性能的影响。

2. 实验过程

2.1 材料

这项工作中所使用的材料是生铁、废钢、碳添加剂,硅铁,纯铜,钛铁和球化剂。这些材料的化学成分如表1所示。

表1

合金添加物的化学成分

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2.2.设备

使用的感应熔化炉Dual-Trak系统炉(模型型号:VIP – Tri –Trak- 100;频率:500赫兹;功率:50千瓦;熔化能力:10公斤)。它配备一个氧化铝坩埚。感应场能很好的搅拌熔融金属进而获得一个均质核化。碳当量分析仪(QC记录器Comp Nakayama有限公司、日本)被用来确定研究中检测样本的碳当量(C%和Si%)。

2.3.程序

重约4公斤的生铁和废钢加进高频感应坩埚炉,并完全融化。用一个相同的流量来去除炉渣。熔化的铸铁在高温中保持,将一些融化物浇进与碳当量分析仪相连接的容器中。此后,使用碳当量分析仪来调整和检查化学成分。一旦主要合金添加剂完成后,在添加球化剂之前,使那些从每一份做化学分析的融化物中收集来的试样变冷。用一种铁-硅-镁球化剂进行液态处理时,直接将球化剂加入到浇包中的熔融金属中或者先将球化剂放在浇包底部,然后将熔融金属浇到浇包中。出渣温度在1350℃到1450℃。熔融金属浇到碳当量分

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析仪坩埚中测量CE,之后添加球化剂。理想的保温时间之后,液态金属被浇到冷的型腔中来生产一个做化学分析的样本,并且砂型梯度如图1。模具梯度允许有不同的壁厚(冷却速度)和不同的有效浇注时间来检查。一旦凝固并冷却到室温,样本就要从砂型中取出,并且切割开来做金相分析和力学测试。微观结构包括石墨的形状(球化)和铸件中珠光体的比例在估计分析仪使用阶段。标本切割为了进行机械测试。测试进行了包括抗拉强度、磨损阻力和硬度。

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图1.铸件和模具原理图

3.结果与讨论

3.1.残余镁(Mg%)的影响

残余镁被发现对球化率有强烈的影响。残余镁含量对在不同截面厚度时对球化率的影响如图2所示。可以看出，球化率近似线性增加随着残余镁含量的增加,但随着截面厚度的增加而减少。此外,对剩余Mg含量的敏感性随着截面厚度的增加而降低。对于一个给定